JP5684852B2 - Production of shell catalyst in coating equipment - Google Patents
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Description
本発明は、カルボン酸アルケニルエステルの合成、特にオキシアセチレーション法でプロピレンから得られる酢酸アリルとエチレンとによる酢酸ビニルモノマー(VAM)の製造、に適したシェル触媒の製造方法に関する。
本発明は、また、前記発明に基づく手法で得られうるシェル触媒、及び、前記発明に基づく方法を利用して作製されるシェル触媒又はカルボン酸アルケニルエステル、特にVAMと酢酸アリルモノマー、の製造のための前記発明に基づくシェル触媒の使用に関する。
The present invention relates to a method for producing a shell catalyst suitable for the synthesis of carboxylic acid alkenyl esters, particularly for the production of vinyl acetate monomer (VAM) from allyl acetate and ethylene obtained from propylene by an oxyacetylation method.
The present invention also provides a shell catalyst that can be obtained by the method based on the invention, and a shell catalyst or carboxylic acid alkenyl ester prepared by using the method based on the invention, particularly VAM and allyl acetate monomer. For the use of a shell catalyst according to the invention.
パラジウムと金とを含む担持触媒はこれまでに既に知られている。
VAMは、通常、エチレン、酸素、酢酸の反応混合物から、パラジウムと金とを含む触媒の存在のもと製造されている。このような担持触媒のための種々の製造方法は、既に知られている。
例を挙げると、対応する金属を含んだプレカーサ化合物の、好ましくは水溶液に溶解させての担体表面への塗付。
このとき、この対応するプレカーサ化合物を含んだ前記担体は、通常、高温オーブン中で酸化雰囲気において焼成され、ここにおいて、金属を含んだプレカーサ化合物が金属酸化物へと変化される。
そして、金属酸化物を含んだ担体は、金属への還元が施されることになる。
いくつかの知られた方法においては、プレカーサ化合物は、金属酸化物への酸化に利用される必要はなく、還元工程は乾燥後に直接実施され得る。
Supported catalysts containing palladium and gold are already known.
VAM is usually produced from a reaction mixture of ethylene, oxygen and acetic acid in the presence of a catalyst containing palladium and gold. Various production methods for such supported catalysts are already known.
By way of example, the application of a precursor compound containing the corresponding metal to the support surface, preferably dissolved in an aqueous solution.
At this time, the carrier containing the corresponding precursor compound is usually fired in an oxidizing atmosphere in a high-temperature oven, where the precursor compound containing the metal is converted into a metal oxide.
And the support | carrier containing a metal oxide is given the reduction | restoration to a metal.
In some known methods, the precursor compound need not be utilized for oxidation to metal oxide and the reduction step can be performed directly after drying.
酢酸ビニルモノマーは、ポリ酢酸ビニル、(エチレン−酢酸ビニル、エチレン−ビニルアルコール共重合体などといった)酢酸ビニル共重合体、及び、ポリビニルアルコールの製造に重要な成分である。
例えば、構造物、塗料、ワニス部門におけるバインダーとして、接着剤、紙、繊維製品工業における原材料として、これらのポリマーの利用は広範囲であるため、VAM、及び、これらの製造のための触媒の選択性や活性の絶え間無い改良に対する高い要望が存在している。
Vinyl acetate monomer is an important component in the production of polyvinyl acetate, vinyl acetate copolymers (such as ethylene-vinyl acetate, ethylene-vinyl alcohol copolymers, etc.) and polyvinyl alcohol.
For example, VAM and the selectivity of catalysts for their production because of the widespread use of these polymers as binders in the construction, paint and varnish sectors, and as raw materials in the adhesive, paper and textile industries There is a high demand for continuous improvement of activity.
通常、VAMの合成においては、触媒担体(以下、「担体」、「成形体」ともいう)の外殻にパラジウムと金の元素が配されたシェル触媒が利用される。これらの製造のために、パラジウムプレカーサ化合物と金プレカーサ化合物との混合溶液は、通常、コーティング装置で担体に塗付される。
そして、当該担体は乾燥装置で乾燥される。そして、前記プレカーサ化合物の金属成分は、還元炉で金属へと変化する。
Usually, in the synthesis of VAM, a shell catalyst in which elements of palladium and gold are arranged on the outer shell of a catalyst carrier (hereinafter also referred to as “support” or “molded body”) is used. For these productions, a mixed solution of a palladium precursor compound and a gold precursor compound is usually applied to a carrier with a coating apparatus.
Then, the carrier is dried by a drying device. And the metal component of the said precursor compound changes to a metal in a reduction furnace.
その後、還元された担体には、酢酸カリウムによる湿式化学的含浸が通常実施される。最新のこれらの方法においては、各種製造工程のために担体を装置に導入したり装置から取り出したりすることから時間消費や前処理費用が非常に高くなっている。 Thereafter, the reduced support is usually subjected to wet chemical impregnation with potassium acetate. In these latest methods, since the carrier is introduced into and taken out of the apparatus for various manufacturing processes, time consumption and pretreatment costs are very high.
多くの時間消費に関連してコストも高くなっている。
加えて、各種装置で実施される工程間の移し替えは、大きな摩耗を引き起こす機械的ストレスを担体に与える事になる。
Costs are also associated with much time consumption.
In addition, the transition between processes carried out in various devices gives the carrier mechanical stress that causes significant wear.
また一方、この大きな摩擦は、粉塵の形成により担体の細孔を塞ぐことへとつながる可能性がある一方で、他方、高コストの貴金属が配された触媒活性シェルの摩耗を引き起こす可能性がある。
さらに、VAMや酢酸アリルの製造プラントの資本集約と、特にエチレンとプロピレンとの原料コスト高とによって、改良された触媒を用いてのVAMの製造方法の経済的効率を最適化することが絶えず要望されている。
On the other hand, this large friction can lead to clogging of the pores of the carrier due to the formation of dust, while on the other hand, it can cause wear of the catalytically active shell with high-cost precious metals. .
In addition, there is a constant need to optimize the economic efficiency of VAM production processes using improved catalysts, due to capital consolidation of VAM and allyl acetate production plants, and particularly high raw material costs of ethylene and propylene. Has been.
さらに、酢酸ビニル及び酢酸アリル触媒の従来の全ての製造方法は、貴金属の収率に関して改善可能であると証明されている。
後の製造プロセスの間に触媒に最終的に残っている貴金属、パラジウムや金、の割合と、使われた貴金属の割合との比率は、貴金属の収率として考慮される。
既に貴金属により覆われた触媒中間生成物は、例えば、化学的な固着、洗浄、還元、及び、最終的なアルカリアセテートの塗布といったさらなる製造工程に供される。
後続の各製造工程、及び、必要とされる異なる容器やユニットでのその取り扱いは、貴金属のロスを招くことになる。
Furthermore, all conventional processes for the production of vinyl acetate and allyl acetate catalysts have proven to be improved with respect to precious metal yields.
The proportion of the precious metal, palladium or gold, that ultimately remains in the catalyst during the subsequent manufacturing process and the proportion of the precious metal used is taken into account as the yield of the precious metal.
The catalyst intermediate product already covered by the noble metal is subjected to further manufacturing steps such as chemical fixation, washing, reduction and final application of alkali acetate.
Each subsequent manufacturing step and its handling in the different containers and units required will result in precious metal loss.
そのようなことから本発明の目的は、前処理や時間に関してより有効な触媒の製造をコスト効果なものとし得るシェル触媒の製造方法を提供することである。
加えて、その目的は、VAMシェル触媒(以下において「VAM」とは、単に「酢酸ビニルモノマー」のみを意味するものではなく、「酢酸アリルモノマー」をも意味するものとする)の製造中の貴金属のロスを低減することである。
さらには、その目的は、カルボン酸アルケニルエステルの合成における選択性と活性とに関し、これまでの触媒よりも優れたシェル触媒を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a shell catalyst that can make the production of a catalyst more effective in terms of pretreatment and time cost-effectively.
In addition, its purpose is during the manufacture of VAM shell catalysts (hereinafter “VAM” means not only “vinyl acetate monomer” but also “allylic acetate monomer”). It is to reduce the loss of precious metals.
Furthermore, the object is to provide a shell catalyst that is superior to previous catalysts in terms of selectivity and activity in the synthesis of carboxylic acid alkenyl esters.
これらの目的は、以下の工程によって特徴付けられるシェル触媒の製造のための本発明に従った方法により達成される
(a)コーティング装置へ担体を導入し、
(b)前記コーティング装置内で、パラジウムプレカーサ化合物と金プレカーサ化合物とをそれぞれ溶液の状態でスプレーコーティングにより前記担体に塗付し、
(c)前記コーティング装置内で、前記プレカーサ化合物でコーティングされた前記担体を乾燥し、
(d)前記コーティング装置内で、プレカーサ化合物の金属成分を金属に還元し、そして、
(e)前記担体を前記コーティング装置から取り出す。
These objects are achieved by the process according to the invention for the production of a shell catalyst characterized by the following steps:
(A) introducing a carrier into the coating apparatus;
(B) In the coating apparatus, a palladium precursor compound and a gold precursor compound are applied to the carrier by spray coating in a solution state, respectively.
(C) drying the carrier coated with the precursor compound in the coating apparatus;
(D) reducing the metal component of the precursor compound to metal in the coating apparatus; and
(E) Remove the carrier from the coating apparatus.
前記(b)から前記(d)までの全ての工程が一つの装置内で実施されることにより、触媒の製造時間は著しく削減され、別の乾燥装置と還元装置とに移し替えを要する場合の金属の摩耗や摩擦の問題が担体に生じないために貴金属のロスも大きく縮小され得る When all the steps from (b) to (d) are performed in one apparatus, the production time of the catalyst is remarkably reduced, and it is necessary to transfer to another drying apparatus and a reducing apparatus. Precious metal loss can be greatly reduced because metal wear and friction problems do not occur in the carrier.
シェル触媒という用語は触媒活性を有する材料を備えたシェルと担体とによって構成された触媒を意味し、このシェルは異なる2つの方法により形成され得る。 The term shell catalyst refers to a catalyst composed of a shell with a material having catalytic activity and a support, which can be formed by two different methods.
第一には、触媒活性を有する材料が担体の外周部に存在され、その結果として、担体が触媒活性材料のマトリックスの役割をし、担体の触媒活性材料の含浸された領域が含浸されていない担体中心の周囲にシェルを形成するというもの。 First, a catalytically active material is present on the outer periphery of the support, so that the support acts as a matrix of the catalytically active material and the area of the support impregnated with the catalytically active material is not impregnated A shell is formed around the center of the carrier.
第二には、担体の表面に触媒活性剤料が存在している新たなる層が被覆されるというもの。
この層は、担体の周囲にシェルとして形成される新たなる材料層を形成する。
後者の変例では、担体材料はシェルの構成材とはならず、シェルは、触媒活性材料そのもの或いは触媒活性剤料を含むマトリックス材によって構成される。
本発明においては、第一の変例のシェル触媒が好適である。
Second, a new layer in which the catalyst activator is present is coated on the surface of the support.
This layer forms a new material layer which is formed as a shell around the support.
In the latter variant, the support material is not a constituent of the shell, but the shell is constituted by the catalytically active material itself or a matrix material containing a catalytically active agent material.
In the present invention, the shell catalyst of the first modification is suitable.
本発明の方法によるシェル触媒の製造においては、金属は、それぞれ単原子で存在していても凝集体となって存在していても良い。
それらは凝集体を形成していることが好ましい。
単原子、又は、複数の原子による凝集体は、シェル触媒のシェル中に大部分は均一に分散される。
複数の原子による凝集体とは、単原子から金属状態(合金)までの間に存在する複合材を形成するためのいくつかの金属原子のクラスターを意味する。
この用語は、所謂金属クラスターをも含むものである。
In the production of the shell catalyst by the method of the present invention, the metal may be present as a single atom or as an aggregate.
They preferably form aggregates.
Aggregates of a single atom or a plurality of atoms are mostly uniformly dispersed in the shell of the shell catalyst.
An aggregate of a plurality of atoms means a cluster of several metal atoms for forming a composite material existing between a single atom and a metal state (alloy).
This term includes so-called metal clusters.
担体の外側のシェルのシェル厚みは、担体の半分の厚みに対し、1〜50%であることが好ましく、2〜40%であることがより好ましく、3〜30%であることがさらに好ましく、4〜20%であることが最も好ましい。 The shell thickness of the outer shell of the carrier is preferably 1 to 50%, more preferably 2 to 40%, still more preferably 3 to 30% with respect to the half thickness of the carrier, Most preferably, it is 4 to 20%.
このパーセンテージは合計厚みの半分に関し、製造おける担体の形状にも関係し、例えば、プレカーサ化合物を含んだ溶液でのスプレー含浸では、プレカーサ化合物は担体材料に2つの外表面から浸透し(球形)、もし、担体材料が例えば筒状などといったより複合的形状を有する場合は、プレカーサ化合物が含浸した内表面と外表面とが存在する。 This percentage relates to half of the total thickness and is also related to the shape of the carrier in production, for example in spray impregnation with a solution containing the precursor compound, the precursor compound penetrates the carrier material from two outer surfaces (spherical), If the carrier material has a more complex shape, for example a cylinder, there are an inner surface and an outer surface impregnated with the precursor compound.
この球面幾何学より逸脱した担体材料の場合、担体の合計厚みは担体の最も長い軸に沿って測定される。
シェル外側境界は、金属含有担体の外側の境界に等しい。
シェル内側境界は、担体内に存在する、金属含有担体の境界を意味し、シェル外側境界から、担体の外側シェルに含まれている全ての金属の95質量%が含まれているところまで離れた地点である。
シェル厚みは、担体の合計厚みの半分に関して50%を超えないことが好ましく、40%を超えないことがより好ましく、30%を超えないことがさらに好ましく、20%を超えないことが最も好ましい。
For carrier materials that deviate from this spherical geometry, the total thickness of the carrier is measured along the longest axis of the carrier.
The shell outer boundary is equal to the outer boundary of the metal-containing support.
The inner shell boundary means the boundary of the metal-containing carrier present in the carrier and is separated from the outer shell boundary to contain 95% by mass of all metals contained in the outer shell of the carrier. It is a point.
The shell thickness preferably does not exceed 50%, more preferably does not exceed 40%, more preferably does not exceed 30%, and most preferably does not exceed 20% for half the total thickness of the carrier.
金属含浸担体は、その内部領域、即ち金属シェルのシェル内側境界によって外側と区分けされた領域、に全金属の5%を超える金属を含有しないことが好ましい。 The metal-impregnated support preferably does not contain more than 5% of the total metal in its inner region, ie the region separated from the outside by the shell inner boundary of the metal shell.
触媒のシェル厚みに関し、金属の最大濃度が外側シェルに位置することが好ましく、例えば、触媒の幾何学的表面に近い、外側シェルの外縁に位置することが好ましい。 With regard to the shell thickness of the catalyst, it is preferred that the maximum metal concentration be located in the outer shell, for example, at the outer edge of the outer shell, close to the geometric surface of the catalyst.
担体は、不活性材料で構成されることが好ましい。
それは、ポーラスであってもポーラスでなくてもよい。
ただし、担体はポーラスであることが好ましい。
担体は、定形、又は、不定形の粒子によって構成されることが好ましく、例えば、球状、扁平状、柱状、筒状、リング状、星型状とされ、その径、長さ、幅は1〜10mmとされ、好ましくは3〜9mmとされる。
The carrier is preferably composed of an inert material.
It may or may not be porous.
However, the carrier is preferably porous.
The carrier is preferably composed of regular or amorphous particles, for example, spherical, flat, columnar, cylindrical, ring-shaped, star-shaped, and its diameter, length, width is 1 to 10 mm, preferably 3 to 9 mm.
球状、例えば球形、の粒子で直径3〜8mmのものが本発明において好ましい。
担体は、いかなるポーラス及び非ポーラスな基体から構成され得るが、ポーラスな基体から構成されることが好ましい。
そのような材料の例を挙げると、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコン、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、ケイ酸マグネシウム、酸化亜鉛、ゼオライト、板状シリケート、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーといったナノ材料が挙げられる。
Spherical, for example, spherical particles having a diameter of 3 to 8 mm are preferred in the present invention.
The carrier can be composed of any porous and non-porous substrate, but is preferably composed of a porous substrate.
Examples of such materials include nanomaterials such as titanium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, zircon oxide, magnesium oxide, silicon carbide, magnesium silicate, zinc oxide, zeolite, plate silicate, carbon nanotubes and carbon nanofibers. Is mentioned.
上記酸化物系担体材料は、混合酸化物や規定の化合物の形で利用され、例えば、TiO2、SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、SiC 、ZnOなどとし得る。
さらに、煤煙(soot)、エチレンブラック、チャコール、グラファイト、ハイドロタルサイトや当業者に担体材料として知られているものを改良可能な異なる事例において利用しうる。
担体材料には、好ましくは、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属、又は、リン酸塩、ハロゲン塩、及び/又は、硫酸塩がドープされ得る。
担体は、好ましくは、ケイ素/アルミニウム混合酸化物を含むか、又は、ケイ素/アルミニウム混合酸化物のみからなるものが好ましい。
担体は、好ましくはケイ素/アルミニウム混合酸化物で、当該担体の質量に関して5〜30質量%の割合でZrがドープされているものが好ましい。
The oxide-based support material is used in the form of a mixed oxide or a specified compound, and may be, for example, TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , MgO, SiC, ZnO or the like.
In addition, soot, ethylene black, charcoal, graphite, hydrotalcite and what are known to those skilled in the art as carrier materials can be used in different cases where improvements can be made.
The support material can preferably be doped with, for example, alkali metals or alkaline earth metals, or phosphates, halogen salts and / or sulfates.
The support preferably contains a silicon / aluminum mixed oxide or consists only of a silicon / aluminum mixed oxide.
The carrier is preferably a silicon / aluminum mixed oxide and is preferably doped with Zr at a ratio of 5 to 30% by mass with respect to the mass of the carrier.
プレカーサ化合物でのコーティングがされていない担体のBET表面積は、1〜1000m2/gで、10〜600m2/gであることが好ましく、20〜400m2/gであることがより好ましく、80〜170m2/gであることが特別に好ましい。
このBET表面積は、DIN66132の1ポイント窒素吸着法により定義されるものである。
BET surface area of the support coating is not the be in a precursor compound, at 1 to 1,000 m 2 / g, is preferably 10~600m 2 / g, more preferably 20 to 400 m 2 / g, 80 to Particularly preferred is 170 m 2 / g.
This BET surface area is defined by the 1-point nitrogen adsorption method of DIN 66132.
加えて、プレカーサ化合物でのコーティングがされていない担体の(DIN66133水銀ポロシメータで定義される)総細孔容積は、0.1ml/gよりも多く、0.18ml/gよりも多いことが好ましい。 In addition, the total pore volume (as defined by DIN 66133 mercury porosimeter) of the carrier not coated with the precursor compound is preferably greater than 0.1 ml / g and greater than 0.18 ml / g.
担体は、通常、担体の過半数に、バッチプロセスを課して製造され、個々の工程では、例えば、成形に撹拌・混合用具を用いた比較的高い機械的ストレスが課せられる。
加えて、本発明の方法によって製造されるシェル触媒は、反応器に充填されている間に強い機械的負荷ストレスが課せられ、特に触媒活性シェルを有する外側において不要な塵埃の形成及び担体の損傷を生じるおそれがある。
The carrier is usually produced by imposing a batch process on the majority of the carrier, and in each step a relatively high mechanical stress is imposed, for example, using stirring and mixing tools.
In addition, the shell catalyst produced by the process of the present invention is subject to strong mechanical load stresses while being charged to the reactor, especially unwanted dust formation and support damage on the outside with the catalytically active shell. May occur.
特に、本発明の方法によって製造される触媒の摩耗を許容限界内に収めるためには、シェル触媒は、20N以上の硬度を有し、25N以上の硬度を有することが好ましく、35N以上の硬度を有することがより好ましく、40N以上の硬度を有することが最も好ましい。
この硬度は、Dr. Schleuniger Pharmatron AGの錠剤硬度計8Mによって確認されるものを意味し、130℃2時間の乾燥後に下記装置設定条件下での99のシェル触媒の平均値によって決定される。
成形体からの距離:5.00mm
タイムディレイ:0.80s
フィードタイプ:6B
スピード:0.60mm/s
In particular, in order to keep the wear of the catalyst produced by the method of the present invention within an allowable limit, the shell catalyst has a hardness of 20N or more, preferably a hardness of 25N or more, and a hardness of 35N or more. More preferably, it has the hardness of 40N or more.
This hardness means that which is confirmed by a tablet hardness meter 8M of Dr. Schleuniger Pharmatron AG, and is determined by an average value of 99 shell catalysts under the following apparatus setting conditions after drying at 130 ° C. for 2 hours.
Distance from molded body: 5.00 mm
Time delay: 0.80s
Feed type: 6B
Speed: 0.60mm / s
本発明の方法によって製造される触媒の硬度は、例えば、担体製造方法における限定パラメータ、例えば、担体の焼成時間及び/又は焼成温度、の変動に影響され得る。
上記焼成は、金属含有プレカーサ化合物の含浸された担体の焼成ではなく、プレカーサ化合物が塗布される前の担体製造工程における単なる焼成である。
The hardness of the catalyst produced by the method of the present invention can be affected, for example, by variations in limited parameters in the carrier production method, such as the calcination time and / or calcination temperature of the carrier.
The calcination is not calcination of the carrier impregnated with the metal-containing precursor compound, but merely calcination in the carrier production process before the precursor compound is applied.
また、担体は、総細孔容積の80%、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%がメソポア及びマクロポアであることが好ましい。
このことは、本発明の方法によって製造される触媒において、特に金属含有シェルが比較的大きな厚みを有する場合、拡散の抑制による影響や活性の低下を抑制する作用をする。マイクロポア、メソポア、及び、マクロポアは、それぞれ、2nmよりも小さな径、2〜5nmの径、そして50nm以上の径であることを意味する。
Also, it is preferred that the support is 80%, preferably at least 85%, more preferably at least 90% of the total pore volume is mesopores and macropores.
This acts in the catalyst produced by the method of the present invention, in particular when the metal-containing shell has a relatively large thickness, and acts to suppress the influence due to the suppression of diffusion and the decrease in activity. Micropore, mesopore and macropore mean a diameter smaller than 2 nm, a diameter of 2 to 5 nm, and a diameter of 50 nm or more, respectively.
本発明の方法によって製造されるシェル触媒の活性は、通常、シェルに付加される金属の量に基づく。
通常、シェルに金属がより多く存在する場合、活性はより高くなる。シェルの厚みは、ここで、活性に与える影響は比較的小さく、触媒の選択性により適宜定められる。
The activity of the shell catalyst produced by the process of the present invention is usually based on the amount of metal added to the shell.
Usually, the activity is higher when there is more metal in the shell. Here, the thickness of the shell has a relatively small influence on the activity, and is appropriately determined depending on the selectivity of the catalyst.
触媒担体への同じ金属付加量では、触媒の外側シェルの厚みをより薄くすること、が普通、本発明の方法によって製造される触媒の選択性をより高くすること、となる。
より高い活性の可能性を有し、より高い選択性の可能性を確かなものとするためにシェル厚みに対して最適な金属導入量が決定される。本発明の方法によって製造されるシェル触媒のシェルは、好ましくは20μm〜1000μmの厚みを有し、より好ましくは30μm〜800μm、さらに好ましくは50μm〜500μm、最も好ましくは、100μm〜300μmの厚みを有する。
For the same amount of metal addition to the catalyst support, reducing the thickness of the outer shell of the catalyst usually results in higher selectivity of the catalyst produced by the process of the present invention.
In order to have a higher activity potential and to ensure a higher selectivity possibility, the optimum metal loading for the shell thickness is determined. The shell of the shell catalyst produced by the method of the present invention preferably has a thickness of 20 μm to 1000 μm, more preferably 30 μm to 800 μm, still more preferably 50 μm to 500 μm, and most preferably 100 μm to 300 μm. .
シェル厚みは、顕微鏡で視覚的に測定され得る。金属が沈着されている部分は黒色となり、貴金属の無い領域は白色となって現れる。通常、本発明によって製造される触媒の場合、貴金属を含む領域とそれらを含まない領域との間の境界はシャープであり、視覚により明確に確認され得る。
もし、上記境界がシャープなものでなく視覚的に明確に認められない場合、すでに示したように、シェルの厚みは、触媒担体の外表面から測定を開始して、該担体に沈着されている貴金属の95%のところまでの厚みとされる。
Shell thickness can be measured visually with a microscope. The portion where the metal is deposited appears black, and the region where no precious metal is present appears white. Usually, in the case of the catalyst produced according to the present invention, the boundary between the region containing noble metals and the region not containing them is sharp and can be clearly identified visually.
If the boundary is not sharp and not clearly visible, the shell thickness is deposited on the support, starting from the outer surface of the catalyst support, as already indicated. The thickness is up to 95% of the precious metal.
本発明の方法によって製造される触媒の均一活性を貴金属含有シェルの厚みにわたって概ね均一化させることを確実化させるためには、シェル厚みにわたっての貴金属濃度は比較的小さな変化とされるべきである。 In order to ensure that the homogeneous activity of the catalyst produced by the process of the present invention is generally uniform over the thickness of the noble metal-containing shell, the noble metal concentration over the shell thickness should be a relatively small change.
シェルの外縁と内縁それぞれからシェル厚みの5%離れたシェル厚みの90%の領域における触媒の貴金属濃度の特性は、好ましくは、当該領域の平均貴金属濃度からの変化が、最大±20%とされ、最大±15%であることが好ましく、可能であれば最大±10%とされる。
このような特性は、例えば、ガス中で循環される担体へのプレカーサ化合物を含んだ溶液でのスプレーコートのような、物理的沈着法により達成される。
The characteristic of the noble metal concentration of the catalyst in the region of 90% of the shell thickness, which is 5% of the shell thickness away from the outer edge and the inner edge of the shell, is preferably such that the change from the average noble metal concentration in the region is a maximum of ± 20%. The maximum is preferably ± 15%, and if possible, the maximum is ± 10%.
Such properties are achieved, for example, by physical deposition methods such as spray coating with a solution containing the precursor compound on a carrier that is circulated in the gas.
ここで担体は、担体がガスのグライド層(glide layer)で旋回され得る全ての装置が考えうるが、好ましくはいわゆる流動化床、又は、流動床に配されることがこのましい。
前記のようなシェルの特性は、特には、後段に示す流動化床、流動床、又は、Innojet AirCoater内でのスプレー被覆法によって得られることが好ましい。
Here, the carrier can be any device in which the carrier can be swung in a gas glide layer, but is preferably arranged in a so-called fluidized bed or fluidized bed.
The characteristics of the shell as described above are particularly preferably obtained by a fluidized bed, a fluidized bed, or a spray coating method in an Innojet AirCoater described later.
本発明によって製造される触媒の場合、付加する金属の分散は、濃度が、担体内に向けて減少しないか、又は、ほんのわずかに減少し、比較的シャープな境界で終わる、矩形関数で示されることが好ましい(上記の分散のパラメータを参照)。
この矩形関数について付言すると、シェル内の金属の付加は、シェルの外側から内側にかけて金属濃度が漸減するような三角形や台形の関数で示されてもよい。
ただし金属の分散は、矩形関数となることが特に好ましい。
In the case of the catalyst produced according to the present invention, the dispersion of the added metal is indicated by a rectangular function where the concentration does not decrease or only slightly decreases into the support and ends at a relatively sharp boundary. Preferably (see dispersion parameters above).
In addition to this rectangular function, the addition of metal in the shell may be indicated by a triangular or trapezoidal function in which the metal concentration gradually decreases from the outside to the inside of the shell.
However, the metal dispersion is particularly preferably a rectangular function.
本発明の方法における工程(a)では、担体が、コーティング装置にまず導入される。
本発明の方法は、工程(a)から工程(e)までの間、担体がコーティング装置から移動されることなく、工程(b)から工程(d)までのすべてがこのコーティング装置で実施されることが特徴となっている。
このことは一つの装置で全ての渡航工程が行われるという利点を有し、この方法を時間・コスト面で効果的なものとし金属の摩耗を減少させることになる。
In step (a) in the method of the present invention, the carrier is first introduced into the coating apparatus.
In the method of the present invention, from step (a) to step (e), the carrier is not moved from the coating apparatus, and everything from step (b) to step (d) is performed in this coating apparatus. It is a feature.
This has the advantage that all travel steps are performed in one device, making this method time and cost effective and reducing metal wear.
コーティング装置は、プロセスガスのグライド層において担体が旋回され、本発明の方法における工程(b)で成分の溶液がスプレーされ得る、装置が好適である。
加えて、前記装置は、プロセスガス又は除去ガスの供給口と加熱機構とを有していることが好ましい。
好ましい形態においては、コーティング装置は、従来のコーティングドラム、流動化床機構、又は、流動床によって構成されている。
The coating apparatus is preferably an apparatus in which the support can be swirled in the process gas glide layer and a solution of the components can be sprayed in step (b) in the method of the invention.
In addition, the apparatus preferably includes a process gas or removal gas supply port and a heating mechanism.
In a preferred form, the coating apparatus comprises a conventional coating drum, fluidized bed mechanism, or fluidized bed.
本発明の方法においてプレカーサ化合物の塗付のために適した従来のコーティングドラム、流動化床、又は流動床は、従来技術として知られており、例えば、Heinrich Brucks GmbH(Alfeld, Germany)、ERWEKA GmbH(Heusenstamm, Germany)、 Stechel(Germany)、DRIAM Anlagenbau GmbH(Eriskirch, Germany)、Glatt GmbH(Binzen,Germany)、G.S.Divisione Verniciatura(Osteria,Italy)、HOFER−Pharma Maschinen GmbH(Weil am Rhein,Germany)、L.B.Bohle Maschinen und Verfahren GmbH (Enningerloh, Germany),Lodige(oはウムラウトを省略) Maschinenbau GmbH (Paderborn,Germany)、Manesty(Merseyside,Great Britain)、Vector Corporation(Marion(IA)USA)、Aeromatic−Fielder AG(Bubendorf,Switzerland),GEA Process Engineering(Hampshire,Great Britain),Fluid Air Inc.(Aurora,Illinois,USA),Heinen Systems GmbH(Varel,Germany),Huttlin(uはウムラウトを省略) GmbH(Steinen,Germany)、Umang Pharmatech Pvt. Ltd.(Maharashtra,India)及び Innojet Technologies(Lorrach(oはウムラウトを省略),Germany)たる会社から販売されている。
特にInnojet Technologies社から販売されている流動床装置、商品名「 Innojet(登録商標) Aircoater」や商品名「Innojet(登録商標) Ventilus」が好ましい。ここでは「IAC−5 コーター」、「IAC−150 コーター」、又は「IAC−025 コーター」(全てInnojet社)がとりわけ好ましく用いられる。
Conventional coating drums, fluidized beds, or fluidized beds suitable for the application of precursor compounds in the process of the present invention are known in the prior art, for example, Heinrich Brooks GmbH (Alfeld, Germany), ERWEKA GmbH. (Heusenstamm, Germany), Stechel (Germany), DRIAM Angelbau GmbH (Eriskirch, Germany), Glatt GmbH (Binzen, Germany), G.M. S. Division Verniciatura (Osteria, Italy), HOFER-Pharmacia Machine GmbH (Weil am Rhein, Germany), L. B. Bohle Machinen und Verfahren GmbH (Enningerloh, Germany), Lodige (o is omitted from umlauts) Machinenbau GmbH (Paderborn, Germany), Manesty Bubendorf, Switzerland), GEA Process Engineering (Hampshire, Great Britain), Fluid Air Inc. (Aurora, Illinois, USA), Heinen Systems GmbH (Varell, Germany), Hutlin (u omits umlauts) GmbH (Steinen, Germany), Uman Pharmatech Pvt. Ltd .. (Maharashtra, India) and Innojet Technologies (Lorrach (o is abbreviated umlaut), Germany).
In particular, a fluidized bed apparatus sold by Innojet Technologies, Inc., a trade name “Innojet (registered trademark) Aircoater” and a trade name “Innojet (registered trademark) Ventilus” are preferable. Here, “IAC-5 coater”, “IAC-150 coater”, or “IAC-025 coater” (all from Innojet) are particularly preferably used.
コーティング装置への担体の導入後、プロセスガスを通して担体による床を旋回させることにより塵埃をまずは除去することが好ましく、担体は、プロセスガスによりエアグライド層に保持されることが好ましい。
この工程は、20〜50℃のレンジの温度で実施されることが好ましい。
塵埃の除去は、1分〜15分継続されることが好ましい。
After introducing the carrier into the coating apparatus, it is preferable to first remove dust by swirling the floor with the carrier through the process gas, and the carrier is preferably held in the air glide layer by the process gas.
This step is preferably carried out at a temperature in the range of 20-50 ° C.
The removal of dust is preferably continued for 1 to 15 minutes.
本発明の方法においては、前記工程(b)は、前記パラジウムプレカーサ化合物と前記金プレカーサ化合物の塗布が同時に実施されることが好ましい。 In the method of the present invention, it is preferable that in the step (b), the palladium precursor compound and the gold precursor compound are applied simultaneously.
本発明の方法においては、前記パラジウムプレカーサ化合物と前記金プレカーサ化合物とは、水溶性の化合物であることが好ましい。 In the method of the present invention, the palladium precursor compound and the gold precursor compound are preferably water-soluble compounds.
本発明の方法において用いられるPdプレカーサ化合物は、硝酸化合物、亜硝酸化合物、酢酸化合物、テトラアミン化合物、ジアミン化合物、炭酸水素化合物、及び、水酸化金属化合物から選択されていることが好ましい。 The Pd precursor compound used in the method of the present invention is preferably selected from nitric acid compounds, nitrous acid compounds, acetic acid compounds, tetraamine compounds, diamine compounds, hydrogen carbonate compounds, and metal hydroxide compounds.
好ましいPdプレカーサ化合物の例は、水溶性のPd塩である。前記Pdプレカーサ化合物は、特には、Pd(NH3)4(HCO3)2、Pd(NH3)4(HPO4)、 シュウ酸Pdアンモニウム、 シュウ酸Pd、 K2Pd(シュウ酸)2、Pd(II)トリフロロアセテート、Pd(NH3)4(OH)2、Pd(NO3)2、H2Pd(OAc)2(OH)2、Pd(NH3)2(NO2)2、Pd(NH3)4(NO3)2、H2Pd(NO2)4、Na2Pd(NO2)4、Pd(OAc)2、及び、新たな沈殿(freshly precipitated)Pd(OH)2からなる群より選択されることが好ましい。 An example of a preferred Pd precursor compound is a water-soluble Pd salt. The Pd precursor compound is, in particular, Pd (NH 3 ) 4 (HCO 3 ) 2 , Pd (NH 3 ) 4 (HPO 4 ), Pd ammonium oxalate, Pd oxalate, K 2 Pd (oxalic acid) 2 , Pd (II) trifluoroacetate, Pd (NH 3 ) 4 (OH) 2 , Pd (NO 3 ) 2 , H 2 Pd (OAc) 2 (OH) 2 , Pd (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 , Pd (NH 3 ) 4 (NO 3 ) 2 , H 2 Pd (NO 2 ) 4 , Na 2 Pd (NO 2 ) 4 , Pd (OAc) 2 , and freshly precipitated Pd (OH) 2 It is preferably selected from the group consisting of
新たな沈殿(freshly precipitated)Pd(OH)2を用いる場合であれば、それは以下のようにして作製されることが好ましい。好ましくは、テトラクロロパラジウム酸から作製した0.1〜40質量%の水溶液。
この水溶液に、塩基、好ましくは水酸化カリウム水溶液、をPd(OH)2の沈殿物たる茶色の固体を生じるまで加える。
触媒担体に塗布するための溶液を得るために、新たに沈殿させたPd(OH)2を単離、洗浄し、アルカリ性水溶液に溶解させる。
溶解は、4〜40℃の範囲内で実施することが好ましく、15〜25℃で実施することが特に好ましい。
より低い温度では、水の氷点により不可能となり、より高温では所定時間の後に再びPd(OH)2の沈殿物を溶液中に生じて溶けなくなる不都合がもたらされる。
If fresh precipitated Pd (OH) 2 is used, it is preferably made as follows. Preferably, a 0.1 to 40% by mass aqueous solution prepared from tetrachloropalladium acid.
To this aqueous solution is added a base, preferably an aqueous potassium hydroxide solution, until a brown solid is formed which is a precipitate of Pd (OH) 2 .
In order to obtain a solution for application on the catalyst support, the newly precipitated Pd (OH) 2 is isolated, washed and dissolved in an alkaline aqueous solution.
The dissolution is preferably carried out within a range of 4 to 40 ° C, particularly preferably 15 to 25 ° C.
At lower temperatures, it becomes impossible due to the freezing point of water, and at higher temperatures, a precipitate of Pd (OH) 2 is formed in the solution again after a predetermined time, resulting in inconvenience.
Pd(NH3)4(OH)2溶液は、以下のようにして作製されることが好ましい。
例えばNa2PdCl4のようなプレカーサ化合物が、前述のように、水酸化カリウム溶液を用いて、好ましくは室温、pH11にて、水酸化パラジウムの沈殿物とされ、そして、該沈殿物が濾過・洗浄の後、アンモニア水溶液(最大8.5%)に溶解されて、Pd(NH3)4(OH)2とされる(室温約30分、60℃約2時間)。
The Pd (NH 3 ) 4 (OH) 2 solution is preferably prepared as follows.
For example, a precursor compound such as Na 2 PdCl 4 is made a precipitate of palladium hydroxide using a potassium hydroxide solution, preferably at room temperature and pH 11, as described above, and the precipitate is filtered and filtered. After washing, it is dissolved in an aqueous ammonia solution (up to 8.5%) to obtain Pd (NH 3 ) 4 (OH) 2 (room temperature about 30 minutes, 60 ° C. about 2 hours).
さらに亜硝酸パラジウムプレカーサ化合物も本発明の方法において用いられうる。好ましい亜硝酸パラジウムプレカーサ化合物は、例えば、Pd(OAc)2をNaNO2、又は、KNO2溶液に溶解させることにより得られうる。 In addition, palladium nitrite precursor compounds can also be used in the process of the present invention. A preferred palladium nitrite precursor compound can be obtained, for example, by dissolving Pd (OAc) 2 in NaNO 2 or KNO 2 solution.
前記のヒドロキソ錯体又はヒドロキソ化合物は、パラジウムプレカーサ化合物として特に好ましい。
パラジウムプレカーサ化合物としては、Pd(NH3)4(OH)2化合物がとりわけ特に好ましい。
The hydroxo complex or hydroxo compound is particularly preferable as a palladium precursor compound.
As the palladium precursor compound, a Pd (NH 3 ) 4 (OH) 2 compound is particularly preferred.
本発明の方法において用いる金プレカーサ化合物は、酢酸化合物、亜硝酸又は硝酸化合物、酸化(oxidic)又はヒドロキソ金属塩化合物から選択されることが好ましい。 The gold precursor compound used in the method of the present invention is preferably selected from acetic acid compounds, nitrous acid or nitric acid compounds, oxidic or hydroxo metal salt compounds.
好ましい、金プレカーサ化合物の例は、水溶性金塩である。この金プレカーサ化合物は、KAuO2、NaAuO2、LiAuO2、RbAuO2、CsAuO2、Ba(AuO2)2、NaAu(OAc)3(OH)、KAu(NO2)4、KAu(OAc)3(OH)、LiAu(OAc)3(OH)、RbAu(OAc)3(OH)、CsAu(OAc)3(OH)、HAu(NO3)4及びAu(OAc)3からなる群から選択されることが好ましい。 An example of a preferred gold precursor compound is a water-soluble gold salt. This gold precursor compound includes KAuO 2 , NaAuO 2 , LiAuO 2 , RbAuO 2 , CsAuO 2 , Ba (AuO 2 ) 2 , NaAu (OAc) 3 (OH), KAu (NO 2 ) 4 , KAu (OAc) 3 ( OH), LiAu (OAc) 3 (OH), RbAu (OAc) 3 (OH), CsAu (OAc) 3 (OH), HAu (NO 3 ) 4 and Au (OAc) 3 Is preferred.
金酸溶液から酸化物や水酸化物として沈殿され、洗浄・単離、及び、酢酸かアルカリ性水酸化物かへの取り込みが同様にされた新たなものへのAu(OAc)3や前記金酸塩の内のひとつを添加することは適切なものとなり得る。 Au (OAc) 3 or the above-mentioned gold acid into a new one precipitated as an oxide or hydroxide from a gold acid solution, washed and isolated, and similarly incorporated into acetic acid or alkaline hydroxide It may be appropriate to add one of the salts.
前記アルカリ金酸塩のひとつは、溶液の形で担体に塗付される金含有プレカーサ化合物として用いるのに特に好ましい。金酸カリウム溶液の製造は、文献により知られており、WO99/62632やUS6,015,769に開示の製造方法に従って実施しうる。
他のアルカリ金酸塩もまた、これと同様の方法で得ることができる。
CsAuO2やその水酸化物を水に溶解したもの(CsAu(OH)4)は、本発明の方法における金プレカーサ化合物として用いるのに特に好適である。
とりわけ、金プレカーサ化合物にCsAuO2を用いると、パラジウムプレカーサ化合物よりも担体に深く浸透せず、シェルにおける2つの成分の分散均一化を可能にし得る。
One of the alkali metal salts is particularly preferred for use as a gold-containing precursor compound applied to the support in the form of a solution. The production of potassium oxalate solutions is known from the literature and can be carried out according to the production methods disclosed in WO 99/62632 and US 6,015,769.
Other alkali gold salts can also be obtained in the same manner.
CsAuO 2 or its hydroxide dissolved in water (CsAu (OH) 4 ) is particularly suitable for use as a gold precursor compound in the method of the present invention.
In particular, when CsAuO 2 is used as the gold precursor compound, it does not penetrate deeper into the support than the palladium precursor compound, and can make the two components dispersed and uniform in the shell.
前記プレカーサ化合物は、ここでは単なる一例であり、VAMシェル触媒の製造に適した他のプレカーサ化合物も用いることができる。
特に好ましいプレカーサ化合物は、実質的に塩素を含んでいないものである。
実質的に塩素を含んでいないとは、塩素を含んでいない化合物の経験則を意味し、例えば、製造条件などによって除去できない塩素不純物を含有する化合物を排除するものではない。
The precursor compound is merely an example here, and other precursor compounds suitable for the production of the VAM shell catalyst can also be used.
Particularly preferred precursor compounds are those that are substantially free of chlorine.
The phrase “substantially free of chlorine” means an empirical rule for compounds not containing chlorine, and does not exclude compounds containing chlorine impurities that cannot be removed, for example, depending on production conditions.
工程(b)においては、パラジウムプレカーサ化合物がPd(NH3)4(OH)2化合物で、金プレカーサ化合物がCsAuO2であることが特に好ましい。 In the step (b), it is particularly preferable that the palladium precursor compound is a Pd (NH 3 ) 4 (OH) 2 compound and the gold precursor compound is CsAuO 2 .
本発明の方法における工程(b)においては、パラジウムプレカーサ化合物及び金プレカーサ化合物は、溶液中に溶解されている。
パラジウムプレカーサ化合物及び金プレカーサ化合物は混合溶液とされ得るが、別々の溶液中に存在させることもできる。
純溶媒や混合溶媒は、選択された金属化合物が溶解され、触媒担体への塗付後、乾燥によりこれから容易に除去できるものが、金属プレカーサ化合物の移行のための溶媒として好適である。
溶媒は、非置換カルボン酸が好ましく、とりわけ、酢酸、アセトンなどのケトンが好ましく、純水(deionized water)が好ましい。
In step (b) in the method of the present invention, the palladium precursor compound and the gold precursor compound are dissolved in the solution.
The palladium precursor compound and the gold precursor compound can be a mixed solution, but can also be present in separate solutions.
As the pure solvent or the mixed solvent, those in which the selected metal compound is dissolved and can be easily removed from the catalyst carrier after drying are suitable as the solvent for transferring the metal precursor compound.
The solvent is preferably an unsubstituted carboxylic acid, especially a ketone such as acetic acid or acetone, and preferably deionized water.
工程(b)におけるプレカーサ化合物は、金プレカーサ化合物とパラジウムプレカーサ化合物とを含む混合溶液か、又は、2つのプレカーサ化合物の内の1つをそれぞれ含む2つの溶液かによって塗工される。
前記プレカーサ化合物は、特に好ましくは、工程(b)において、2つの異なる溶液を同時に担体に塗付される。
The precursor compound in step (b) is applied by either a mixed solution containing a gold precursor compound and a palladium precursor compound or two solutions each containing one of the two precursor compounds.
The precursor compound is particularly preferably applied in step (b) to two different solutions simultaneously on the support.
金プレカーサ化合物とパラジウムプレカーサ化合物とが混合溶液で塗布される場合は、担体上にプレカーサ化合物がスプレーされる間、貯留容器からポンプでスプレーノズルに搬送されることが好ましい。
金プレカーサ化合物とパラジウムプレカーサ化合物とが別々の溶液で塗布される場合は、それらは、2つの別々の貯留容器に蓄えられることが好ましい。
そして、それらは、2つのポンプで2つのスプレーノズルに搬送され、2つの溶液が別々にスプレーされる結果となる。
代わりに、別々の溶液が2つのポンプで一つのスプレーノズルに搬送され、一つのノズルから両溶液がスプレーされる結果となっても良い。
When the gold precursor compound and the palladium precursor compound are applied as a mixed solution, the precursor compound is preferably conveyed from the storage container to the spray nozzle by a pump while the precursor compound is sprayed on the carrier.
When the gold precursor compound and the palladium precursor compound are applied in separate solutions, they are preferably stored in two separate storage containers.
They are then transported by the two pumps to the two spray nozzles, resulting in the two solutions being sprayed separately.
Alternatively, separate solutions may be transported to one spray nozzle by two pumps and both solutions sprayed from one nozzle.
本発明の方法の工程(b)におけるプレカーサ化合物の塗付は、プレカーサ化合物を含む溶液の担体へのスプレーにより実施されることが好ましい。
特には、スプレーコーティングの間、例えば、流動床、流動化床、又はInnojet Aircoaterでサポートガス(或いはプロセスガス)の助けを借りて担体を動かしていることが好ましく、このとき、好ましくは、加熱空気を吹き込む事が好ましく、その結果として溶剤が素早く蒸発される。
このやり方では、プレカーサ化合物が担体の定められたシェル内に存在する。
The application of the precursor compound in step (b) of the method of the present invention is preferably carried out by spraying a solution containing the precursor compound onto the carrier.
In particular, it is preferred to move the support with the aid of a support gas (or process gas) during spray coating, for example in a fluidized bed, fluidized bed or Innojet Aircoater, preferably with heated air Is preferred, as a result of which the solvent is quickly evaporated.
In this manner, the precursor compound is present in a defined shell of the support.
このスプレーのレートは、担体へのプレカーサ化合物の供給レートと溶媒の蒸発レートとのバランスがスプレーする間、保たれるレートとされることが好ましい。
このことは、シェル厚みとシェル中におけるパラジウム/金の分散とを望ましいものにさせ得る。
このスプレーレートによって、例えば、2mmの厚みにまで、シェル厚みは、大きく変化させることができ最適化させることができる。
しかし、50〜300μmといったレンジでの厚みを有する非常に薄いシェルも同様に可能となる。
The spray rate is preferably a rate that is maintained while the balance between the feed rate of the precursor compound to the carrier and the evaporation rate of the solvent is sprayed.
This can make the shell thickness and the palladium / gold dispersion in the shell desirable.
Depending on the spray rate, the shell thickness can be varied and optimized, for example, to a thickness of 2 mm.
However, very thin shells with thicknesses in the range of 50-300 μm are possible as well.
金属プレカーサ化合物を含んだ溶液がスプレーノズルを通じてスプレーされる装置内には、スプレーガスが供給され、該ガスは、空気や不活性ガスのように非還元性を有する事が好ましく、1〜1.8バールの範囲の圧力で供給される事が好ましく、1.0〜1.6バールであることがより好ましく、1.1〜1.3バールであることが最も好ましい。
プロセスエアは、担体を循環させるためのプロセスガスとして好適である。
スプレーガスの圧力とスプレーレートは、循環する担体に対するエアゾールの最終的な液滴が1〜100μm、好ましくは10〜40μmになるように前記ノズルに対して選択される。
例えば、Innojetの「IRN10 PEEK−type Rotojet spray nozzle」をここでは用いる事ができる。
A spray gas is supplied into the apparatus in which the solution containing the metal precursor compound is sprayed through the spray nozzle, and the gas preferably has non-reducing properties such as air and inert gas. It is preferably supplied at a pressure in the range of 8 bar, more preferably 1.0 to 1.6 bar, most preferably 1.1 to 1.3 bar.
Process air is suitable as a process gas for circulating the carrier.
The pressure and spray rate of the spray gas is selected for the nozzle so that the final droplet of aerosol on the circulating carrier is 1-100 μm, preferably 10-40 μm.
For example, Innojet's “IRN10 PEEK-type Rotojet spray nozzle” can be used here.
工程(b)の金属プレカーサ化合物の塗工におけるスプレーレートは、一定であることが好ましく、プレカーサ化合物によって、(プレカーサ化合物を含む溶液の)流量がコーティングされる担体100g当たりに5g/min〜25g/minとなることが好ましく、より好ましくはこの割合が10g/min〜20g/minとされ、特に好ましくはこの割合が13g/min〜17g/minとされる。
言い換えれば、担体の充填層の重さに対しスプレー掛けする溶液の重さの割合は、0.05〜0.25の間に配され、より好ましくは、0.1〜0.2とされ、最も好ましくは0.13〜0.17とされる。
流量や比率が上記レンジを超えると選択性の低い触媒となる傾向を示し、流量や比率が上記レンジを下回ると触媒作用に著しく悪影響を及ぼすものではないが、触媒製造がより時間消費することになり製造効率が低下する。
The spray rate in the application of the metal precursor compound in step (b) is preferably constant, and the flow rate (of the solution containing the precursor compound) is coated with the precursor compound from 5 g / min to 25 g / 100 g of the carrier to be coated. The ratio is preferably min, more preferably the ratio is 10 g / min to 20 g / min, and particularly preferably the ratio is 13 g / min to 17 g / min.
In other words, the ratio of the weight of the solution to be sprayed with respect to the weight of the packed bed of the carrier is arranged between 0.05 and 0.25, more preferably 0.1 to 0.2, Most preferably, it is 0.13 to 0.17.
When the flow rate or ratio exceeds the above range, it tends to be a catalyst with low selectivity, and when the flow rate or ratio is below the above range, the catalytic action is not adversely affected, but the catalyst production consumes more time. The manufacturing efficiency is reduced.
本発明の方法において流動床をコーティング装置として用いる場合、流動床において担体が楕円状又はトロイダル状に循環することが好ましい。
流動床においてどのように担体が動いているかを概念的に示すと、楕円状循環の場合では、流動床内での担体は、主軸と第2軸とのサイズを変えながら楕円通路に乗って垂直面内において移動し、水平面内においては、半径を変えながら円形通路に乗って移動する。
概して、“楕円循環”の場合、担体は垂直面内で楕円通路に乗って移動し、“トロイダル循環”の場合、トロイダル状通路に乗って移動する。
このことは、担体は、楕円の垂直断面を有するトーラス表面を螺旋状に移動することを意味する。
When a fluidized bed is used as a coating apparatus in the method of the present invention, it is preferable that the carrier circulates in an elliptical shape or a toroidal shape in the fluidized bed.
Conceptually showing how the carrier is moving in the fluidized bed, in the case of elliptical circulation, the carrier in the fluidized bed rides vertically on the elliptical passage while changing the size of the main axis and the second axis. It moves in a plane, and in a horizontal plane, it moves on a circular path while changing its radius.
In general, in the case of “elliptical circulation”, the carrier moves along an elliptical passage in a vertical plane, and in the case of “toroidal circulation”, the carrier moves along a toroidal passage.
This means that the carrier moves in a spiral on a torus surface with an elliptical vertical cross section.
本発明の方法の工程(b)での化合物の塗工においては、ユニット内にいわゆる、制御されたエアグライド層(controlled air−glide layer)が形成されることが好ましい。 In the application of the compound in step (b) of the method of the present invention, it is preferred that a so-called controlled air-glide layer is formed in the unit.
一方では、担体は、制御されたエアグライド層によって十分に攪拌され、同時に軸周りに回転し、それらはプロセスエアによって均一に乾燥される。 On the one hand, the carriers are well agitated by the controlled air glide layer and at the same time rotate around the axis, they are dried uniformly by the process air.
他方では、エアグライド層に影響された、担体の軌道上の移動の形成により、触媒担体成形体はスプレー手段(プレカーサ化合物の塗付)をほぼ一定の速度で通過する。 On the other hand, the catalyst carrier compact passes through the spraying means (precursor compound application) at a substantially constant speed due to the formation of movement of the support on the orbit influenced by the air glide layer.
このようにして、担体の処理面のシェル厚み、又は、担体への金属の浸透深さが概ね均一化される。成形体の処理されたバッチを通して、だいたい均一なシェル厚となる。
さらなる結果として、シェル厚みにおける比較的大きな領域にわたって貴金属の濃度が非常に僅かしか変化しておらず、言い換えれば、シェル厚みにおける比較的大きな領域にわたって貴金属の濃度が概ね矩形関数を描いており、そのことにより触媒は、貴金属シェルの厚みにわたって概ね均一な活性が保証されることになる。
In this way, the shell thickness on the treated surface of the carrier or the metal penetration depth into the carrier is made substantially uniform. Throughout the processed batch of compacts, a generally uniform shell thickness is obtained.
As a further result, the concentration of noble metal has changed very slightly over a relatively large region of the shell thickness, in other words, the concentration of noble metal over a relatively large region of the shell thickness generally describes a rectangular function. This ensures that the catalyst has a substantially uniform activity over the thickness of the noble metal shell.
さらに、本発明に係る方法において用いられる担体は、工程(b)で金属プレカーサ化合物のスプレーコーティングの間、例えば、加熱されたプロセスガスによって、加熱されることが好ましい。
このプロセスガスは、10〜110℃であることが好ましく、40〜100℃であることがより好ましく、50〜90℃であることが最も好ましい。
貴金属が高濃度で厚みの薄い外部シェルを確実に形成させるために前記上限は守られるべきである。
Furthermore, the support used in the method according to the invention is preferably heated during spray coating of the metal precursor compound in step (b), for example by a heated process gas.
The process gas is preferably 10 to 110 ° C, more preferably 40 to 100 ° C, and most preferably 50 to 90 ° C.
The upper limit should be observed to ensure the formation of a thin outer shell with a high concentration of noble metal.
この塗付における各ケースにおいてプロセスガスとして空気を利用する事が好ましい。
窒素、CO2、ヘリウム、ネオン、アルゴン、又は、これらの混合物もまた利用可能である。
In each case of this application, it is preferable to use air as the process gas.
Nitrogen, CO 2, helium, neon, argon, or mixtures thereof are also available.
パラジウムプレカーサ化合物と金プレカーサ化合物とが一つの溶液によって塗付される場合、該溶液は、溶液中の金属に占める原子質量の割合として、好ましくはパラジウムが0.1〜5質量%の範囲内、より好ましくは0.3〜2質量%の範囲内、最も好ましくは0.5〜1質量%含有されるように前記のようなパラジウムプレカーサ化合物を含み、且つ、好ましくは金が0.05〜10質量%の範囲内、より好ましくは0.1〜5質量%の範囲内、最も好ましくは0.1〜1質量%の範囲内となるように前記のような金プレカーサ化合物を含む。 When the palladium precursor compound and the gold precursor compound are applied by a single solution, the solution is preferably in the range of 0.1 to 5% by mass of palladium as the atomic mass ratio of the metal in the solution, More preferably, it contains a palladium precursor compound as described above so that it is contained in the range of 0.3 to 2% by mass, most preferably 0.5 to 1% by mass, and preferably gold is 0.05 to 10% The gold precursor compound as described above is contained so as to be in the range of mass%, more preferably in the range of 0.1 to 5 mass%, and most preferably in the range of 0.1 to 1 mass%.
パラジウムプレカーサ化合物と金プレカーサ化合物とが別の溶液によって別々に塗付される場合、パラジウム含有溶液は、溶液中の金属に占める原子質量の割合として、好ましくはパラジウムが0.1〜10質量%の範囲内、より好ましくは0.2〜5質量%の範囲内、最も好ましくは0.5〜1質量%含有され、且つ、金含有溶液は、好ましくは金が0.1〜15質量%の範囲内、より好ましくは0.2〜5質量%の範囲内、最も好ましくは0.3〜1質量%の範囲内となるように含有される。 When the palladium precursor compound and the gold precursor compound are applied separately by different solutions, the palladium-containing solution preferably has a palladium content of 0.1 to 10% by mass as a proportion of atomic mass in the metal in the solution. Within the range, more preferably within the range of 0.2 to 5% by mass, most preferably 0.5 to 1% by mass, and the gold-containing solution preferably contains 0.1 to 15% by mass of gold. Of these, the content is more preferably in the range of 0.2 to 5 mass%, and most preferably in the range of 0.3 to 1 mass%.
工程(b)での金属プレカーサ化合物の担体への塗付後の工程、乾燥工程(c)が還元工程(d)の前に実施される。
この乾燥工程は、プレカーサ化合物の分解温度よりも低い温度で実施されることが好ましく、特には、70〜120℃、より好ましくは80〜110℃、最も好ましくは90〜100℃で実施される。
金属プレカーサ化合物が付加された担体の乾燥継続時間は、好ましくは10〜100minとされ、より好ましくは30〜60minとされる。
The step after application of the metal precursor compound to the carrier in step (b), the drying step (c), is carried out before the reduction step (d).
This drying step is preferably performed at a temperature lower than the decomposition temperature of the precursor compound, particularly 70 to 120 ° C, more preferably 80 to 110 ° C, and most preferably 90 to 100 ° C.
The drying duration of the carrier to which the metal precursor compound is added is preferably 10 to 100 min, more preferably 30 to 60 min.
この分解温度とは、プレカーサ化合物が分解を開始する温度を意味する。
この乾燥は、プロセスガスを用いて実施される事が好ましい。
流動床装置、流動化床装置において乾燥を実施する場合、担体は装置内で静置することが好ましく、プロセスガスによって循環させないことが好ましい。
コーティング装置内での、そして別の乾燥オーブン内ではない乾燥の工程は、金属プレカーサ化合物が付加された担体がさらなる設備に移し変えられることによる機械的負担が課せられないという利点を有する。
This decomposition temperature means the temperature at which the precursor compound starts to decompose.
This drying is preferably carried out using process gas.
When drying is performed in a fluidized bed apparatus or a fluidized bed apparatus, the carrier is preferably allowed to stand in the apparatus, and is preferably not circulated by the process gas.
The drying process in the coating apparatus and not in a separate drying oven has the advantage that no mechanical burden is imposed by the transfer of the support to which the metal precursor compound has been added to further equipment.
そのことにより貴金属の摩耗が減少し、同様にして時間も節約される。
加えて、本願出願人は、乾燥時に担体を旋回させず、コーティング装置を通じてプロセスガスを通過させることにより乾燥を静的に行っても不利益が生じないことが見出されている。
静的乾燥の利点は、低い機械的負荷と比較的低い貴金属ロスである。
This reduces precious metal wear and saves time as well.
In addition, the Applicant has found that there is no penalty for static drying by passing the process gas through the coating apparatus without swirling the support during drying.
The advantages of static drying are low mechanical load and relatively low precious metal loss.
本発明の方法の工程(b)において金プレカーサ化合物とパラジウムプレカーサ化合物とを同時に塗工する工程は、事前の事前ギルディング(pregilding)及び/又は事後の事後ギルディング(aftergilding)を担体に対して実施しても良い。
事前ギルディングの工程、または事後ギルディングの工程は工程(b)におけるプレカーサ化合物の塗工と同じような工程として同様に実施される事が好ましい。
In the step (b) of the method of the present invention, the step of applying the gold precursor compound and the palladium precursor compound at the same time may be carried out by performing preliminary pre-guilding and / or post-post-guilding on the support. You may carry out.
It is preferable that the pre-gilding step or the post-guilding step is carried out in the same manner as the step of applying the precursor compound in the step (b).
ここでは、工程(b)で金プレカーサ化合物を含有する別々の溶液の製造と同じ化合物及び同じ濃度のものを使用することが好ましい。
ここではまた、工程(b)の金属プレカーサの同時の塗工で規定したスプレーコーティングによる塗工が好ましく実施される。
特には、事前ギルディング、または事後ギルディングは、工程(b)にとって好ましいものとして上記に示した流動床、又は、流動化床において流動された担体に対してスプレーコーティングすることが好ましい。
Here, it is preferable to use the same compound and the same concentration as in the production of separate solutions containing the gold precursor compound in step (b).
Here, coating by spray coating defined by the simultaneous coating of the metal precursor in step (b) is also preferably performed.
In particular, pre-gilding or post-guilding is preferably spray coated onto the fluidized bed shown above as preferred for step (b) or the carrier fluidized in the fluidized bed.
事前ギルディングを実施する場合、先に規定の乾燥工程をその後に追加実施することができる。また、事前ギルディングの後、工程(b)で実施される金属プレカーサ化合物の同時塗工前に中間焼成の工程を実施しても良い。
同様に、工程(b)での金属プレカーサ化合物の塗工後に事後ギルディングを実施する場合、事前ギルディングのために定められたのと同様の乾燥、又は、中間焼成の工程を実施することができる。
When performing pre-gilding, the previously specified drying step can be additionally performed thereafter. Further, after preliminary gilding, an intermediate firing step may be performed before the simultaneous application of the metal precursor compound performed in step (b).
Similarly, when post-guilding is performed after application of the metal precursor compound in step (b), a drying or intermediate firing step similar to that defined for pre-gilding may be performed. it can.
事前、及び/又は、事後ギルディングを実施する場合、工程(b)におけるプレカーサ化合物の同時塗工の直前、又は、直後に実施する事が好ましい。
この場合、パラジウムプレカーサ化合物及び金プレカーサ化合物は、工程(b)における同時塗工に際して別々の溶液で塗工される事が特に好ましい。
When performing pre- and / or post-guilding, it is preferably performed immediately before or after the simultaneous application of the precursor compound in step (b).
In this case, it is particularly preferable that the palladium precursor compound and the gold precursor compound are applied in separate solutions during the simultaneous application in the step (b).
そして、例えば、求められる事前ギルディングのために金プレカーサ化合物溶液のスプレーコーティングから開始し、そしてパラジウムプレカーサ化合物溶液のスプレーを所定時間(この間、金プレカーサ化合物溶液のスプレーを継続)の後に開始させることができる。
似たような方法として、事後ギルディングも、工程(b)の金属プレカーサ化合物の塗工において2つの別の溶液をスプレーし、そして、金プレカーサ化合物溶液のスプレーをストップする前にパラジウムプレカーサ化合物のスプレーを終えるようなスプレーコーティングにより実施する事ができる。
And, for example, start with a spray coating of the gold precursor compound solution for the required pre-guilding and start spraying the palladium precursor compound solution after a predetermined time (while continuing to spray the gold precursor compound solution) Can do.
In a similar manner, post-guilding is also performed by spraying two separate solutions in the application of the metal precursor compound in step (b), and before stopping the spraying of the gold precursor compound solution of the palladium precursor compound. It can be performed by spray coating that finishes spraying.
事前ギルディングは、2つのプレカーサ化合物溶液の工程(b)での同時塗工の間、既に、金プレカーサ化合物が塗付された担体に、これらのプレカーサ化合物が付着されるという利点を有する。
特に、金プレカーサ化合物溶液が、パラジウムプレカーサ化合物に比べて担体により浸透することが防止される結果、両金属が、出来上がった触媒において略理想的な浸透深さとなる。
スプレーコーティングによる特定の事前ギルディング又は事後ギルディングにおいては、本発明の方法におけるパラジウム及び金プレカーサ化合物の同時塗工として適用するのと溶液中の金プレカーサ化合物濃度を同じくし、同じスプレーレート、同じスプレー圧力、同じスプレーエア、及び、同じプロセスガスを適用することが好ましい。
Pre-gilding has the advantage that during the simultaneous application in step (b) of two precursor compound solutions, these precursor compounds are attached to a carrier already coated with a gold precursor compound.
In particular, as a result of preventing the gold precursor compound solution from penetrating by the carrier as compared with the palladium precursor compound, both metals have a substantially ideal penetration depth in the finished catalyst.
For specific pre-gilding or post-guilding by spray coating, the same spray rate, the same spray rate and the same concentration of gold precursor compound in the solution as the simultaneous application of palladium and gold precursor compound in the method of the present invention Preferably, the spray pressure, the same spray air and the same process gas are applied.
事後ギルディングを実施する場合、担体を乾燥する工程の実施は、パラジウム及び金プレカーサ化合物の同時塗工の直後は好ましいものではなく、当該事後ギルディングの工程において金プレカーサ化合物の追加塗工の工程後が好ましい。 When performing post-guilding, the step of drying the carrier is not preferred immediately after the simultaneous application of the palladium and gold precursor compound, and in the post-guilding step, the step of additional application of the gold precursor compound The latter is preferred.
パラジウム及び金プレカーサ化合物の同時塗工の工程前に好ましい特定の方法でスプレーコーティングにより事前ギルディングを実施する場合は、パラジウムプレカーサ化合物がスプレー開始する際の金プレカーサ化合物のスプレーにおいて、スプレーレート、スプレー圧力、溶液の濃度は変更しない、若しくは、特定のレンジ内での変更とすることが好ましい。
事前ギルディングの工程における金プレカーサ化合物溶液のスプレー時間に対する2金属プレカーサコンパウンドの工程(b)における同時スプレーの時間の比は、8から1の間とされることが好ましく、6から2の間とされることがより好ましく、5から3の間とされることが最も好ましい。
If pre-gilding is performed by spray coating in a preferred specific manner prior to the step of simultaneous application of the palladium and gold precursor compound, the spray rate, spray, and spraying of the gold precursor compound when the palladium precursor compound starts spraying The pressure and the concentration of the solution are preferably not changed or changed within a specific range.
The ratio of the time of simultaneous spraying in step (b) of the two metal precursor compound to the spraying time of the gold precursor compound solution in the pre-gilding step is preferably between 8 and 1, and between 6 and 2 More preferably, it is most preferably between 5 and 3.
事後ギルディングをスプレーコーティングにより実施する場合、事後ギルディングの工程における金プレカーサ化合物溶液のスプレー時間に対する2金属プレカーサコンパウンドの工程(b)における同時スプレーの時間の比は、8から1の間とされることが好ましく、6から2の間とされることがより好ましく、5から3の間とされることが最も好ましい。
ここではやはり、パラジウムプレカーサ化合物溶液のスプレーを終えた後の金プレカーサ化合物溶液の濃度、スプレーレート、スプレー圧力は変更しない、若しくは、特定のレンジ内での変更とすることが好ましい。
When post gilding is performed by spray coating, the ratio of the simultaneous spray time in step (b) of the two metal precursor compound to the spray time of the gold precursor compound solution in the post gilding step is between 8 and 1. Preferably between 6 and 2, and most preferably between 5 and 3.
Here again, it is preferable that the concentration, spray rate, and spray pressure of the gold precursor compound solution after the spraying of the palladium precursor compound solution is not changed or changed within a specific range.
プレカーサ化合物を含有する溶液のスプレーは、本発明の方法において全ての工程において有効であり、スプレーノズルの助けにより溶液を噴霧することが好ましい。
ここで、アニュラーギャップノズルは、装置土台と平行する好ましい平面と対称な平面として霧をスプレーするのに好ましく用いられる。
360度の周囲にわたってスプレー可能であるため、中心に落ち行く成形体は、特に溶液が均等にスプレーされ得る。
アニュラーギャップノズルは、そのオリフィスが、担体の循環移動が実施される装置に完全に埋設されていることが好ましい。
Spraying the solution containing the precursor compound is effective at all steps in the method of the present invention, and it is preferable to spray the solution with the aid of a spray nozzle.
Here, the annular gap nozzle is preferably used for spraying mist as a plane that is symmetrical to a preferred plane parallel to the apparatus base.
Since it can be sprayed around 360 degrees, the molded body falling to the center can be sprayed evenly, especially with the solution.
The annular gap nozzle is preferably completely embedded in the device in which the orifice is circulated.
本発明の好ましい実施の形態によれば、アニュラーギャップノズルは、担体の循環移動が実施される装置の土台中心に配され、該アニュラーギャップノズルのオリフィスが、完全に前記装置に埋設されている。
そのことにより、霧の粒が成形体に出会うまでの自由な経路を比較的短くすることができ、従って、シェル厚みを概ね均質なものとするのに逆に作用する大きな液滴が、前記粒の融合によって形成される時間が殆ど残されない事になる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the annular gap nozzle is arranged at the center of the base of the device in which the circulating movement of the carrier is carried out, and the orifice of the annular gap nozzle is completely embedded in the device.
As a result, the free path for the fog particles to meet the compact can be made relatively short, so that large droplets that act in reverse to make the shell thickness generally homogeneous are There will be little time left by the fusion.
工程(d)での、金属プレカーサ化合物の金属への還元は、同様にコーティング装置内で実施される。
これと同じく、コーティングされた担体が金属がロスされる機械的負荷にさらされないという利点が発揮される。
The reduction of the metal precursor compound to metal in step (d) is likewise carried out in the coating apparatus.
Similarly, the advantage is achieved that the coated carrier is not exposed to mechanical loads that cause metal loss.
金属成分の還元を行う工程の間、担体は動かされず、コーティング装置内で静置されることが好ましい。
この方法により、金属のロスが大きく削減され得る。
During the step of performing the reduction of the metal component, the support is preferably not moved and is allowed to stand in the coating apparatus.
By this method, metal loss can be greatly reduced.
この還元工程は、プレカーサ化合物の金属成分を金属に還元するために、非酸化雰囲気中で温度処理によって実施されることが好ましい。
この非酸化雰囲気中で温度処理は、好ましくは40〜400℃の温度域で、より好ましくは50〜200℃で、最も好ましくは60〜150℃で実施されうる。
This reduction step is preferably performed by temperature treatment in a non-oxidizing atmosphere in order to reduce the metal component of the precursor compound to a metal.
The temperature treatment in this non-oxidizing atmosphere is preferably performed in a temperature range of 40 to 400 ° C, more preferably 50 to 200 ° C, and most preferably 60 to 150 ° C.
この非酸化雰囲気とは、本発明においては、全く、或いは、殆ど酸素や酸化作用を有する他のガスが含まれていない雰囲気を意味する。
非酸化雰囲気は、不活性ガス雰囲気、又は還元雰囲気とすることができる。
還元雰囲気は、還元作用を有するガス、又は、還元作用を有するガスと不活性ガスとの混合ガスにより形成させ得る。
In the present invention, the non-oxidizing atmosphere means an atmosphere containing no or almost no oxygen or other gas having an oxidizing action.
The non-oxidizing atmosphere can be an inert gas atmosphere or a reducing atmosphere.
The reducing atmosphere may be formed by a gas having a reducing action or a mixed gas of a gas having a reducing action and an inert gas.
本発明の方法の変更例としては、不活性ガス雰囲気で還元を実施することができる。
この場合、金属含有プレカーサ化合物の金属の対イオンが還元作用を有する。
このような場合における還元作用を有する対イオンは、当業者に十分認知されている。
As a modification of the method of the present invention, the reduction can be carried out in an inert gas atmosphere.
In this case, the metal counter ion of the metal-containing precursor compound has a reducing action.
Counterions having a reducing action in such cases are well known to those skilled in the art.
さらに、本発明の変更例としては、還元雰囲気中で、前記温度処理を直接的に実施し得る。この場合、プレカーサ化合物は、温度処理と同じ温度で分解され、そして、金属成分が金属へと還元される。 Furthermore, as a modification of the present invention, the temperature treatment can be performed directly in a reducing atmosphere. In this case, the precursor compound is decomposed at the same temperature as the temperature treatment, and the metal component is reduced to the metal.
さらに本発明の別の変更例においては、温度処理の間に不活性ガス雰囲気から還元雰囲気に変更させるような形で温度処理が好ましく実施されうる。
プレカーサ化合物は、不活性ガス雰囲気中でまず分解温度で分解され、そして、還元雰囲気に変更されることで金属成分が金属へと還元される。
不活性ガス下での分解の温度は、200〜400℃とされる。
それに続く還元の温度は、上記に規定の温度とされる。
Furthermore, in another modification of the present invention, the temperature treatment can be preferably performed in such a manner that the inert gas atmosphere is changed to the reducing atmosphere during the temperature treatment.
The precursor compound is first decomposed at the decomposition temperature in an inert gas atmosphere, and the metal component is reduced to a metal by changing to a reducing atmosphere.
The decomposition temperature under an inert gas is set to 200 to 400 ° C.
The temperature of the subsequent reduction is the temperature specified above.
本発明によれば、還元に適した温度を下回る温度低下が、切り替えに際して生じないようにして不活性ガス雰囲気から還元雰囲気へと切り替えることが好ましい。 According to the present invention, it is preferable to switch from an inert gas atmosphere to a reducing atmosphere so that a temperature drop below a temperature suitable for reduction does not occur during switching.
N2、He、Ne、Ar、若しくは、これらの混合物が、例えば、前記不活性ガスとして利用される。
N2が特に好ましく用いられる。
N 2 , He, Ne, Ar, or a mixture thereof is used as the inert gas, for example.
N 2 is particularly preferably used.
還元雰囲気中における還元作用を有する成分は、通常、還元される金属成分の特性に基づいて選択され、好ましくは、エチレン、水素、CO、NH3、ホルムアルデヒド、メタノール、ギ酸、炭化水素、又は、これらガス・液体の2若しくはそれ以上の混合物などの気化可能な液体やガスにより構成される。
前記還元雰囲気は、還元成分として水素を含むことが特に好ましい。
特に、還元雰囲気をガスにより形成させる場合には、N2とH2との混合物が好ましい。
水素含有率は、1体積%〜15体積%の範囲とされる。本発明における還元は、例えば、窒素中に水素を(4〜5体積%)含むプロセスガスにて、60〜150℃の温度範囲で、例えば、0.25〜10時間、好ましくは2〜6時間の期間を通じて行う事ができる。
The component having a reducing action in a reducing atmosphere is usually selected based on the characteristics of the metal component to be reduced, and is preferably ethylene, hydrogen, CO, NH 3 , formaldehyde, methanol, formic acid, hydrocarbons, or these It is composed of a vaporizable liquid or gas such as a mixture of two or more of gas and liquid.
The reducing atmosphere particularly preferably contains hydrogen as a reducing component.
In particular, when the reducing atmosphere is formed by a gas, a mixture of N 2 and H 2 is preferable.
The hydrogen content is in the range of 1% to 15% by volume. The reduction in the present invention is performed, for example, in a process gas containing hydrogen (4 to 5% by volume) in nitrogen at a temperature range of 60 to 150 ° C., for example, 0.25 to 10 hours, preferably 2 to 6 hours. It can be done throughout the period.
還元の工程において不活性ガスから還元雰囲気へと変更する第二の方法では、代わりに、不活性ガス雰囲気中に前記還元成分を供給することで実施され得る。
水素ガスが好ましく供給される。
還元性を有するガスの不活性ガスへの供給は、大幅な、又は、還元のために望ましい温度の下限値である60℃まで、或いはそれを下回る温度低下を生じないという利点を有し、結果としてトータル雰囲気の変更に伴って加熱のために別にエネルギー集中やコスト集中をさせる必要性が無くなる。
In the second method of changing from an inert gas to a reducing atmosphere in the reduction step, instead, the reducing component may be supplied into the inert gas atmosphere.
Hydrogen gas is preferably supplied.
The supply of the reducing gas to the inert gas has the advantage that it does not cause a significant or lower temperature drop to or below 60 ° C., the lower limit of the desired temperature for the reduction. As the total atmosphere changes, there is no need to separately concentrate energy and costs for heating.
還元後に得られる触媒担体は、該触媒担体のトータル質量に対し、好ましくは、パラジウムを0.5〜2.5質量%、より好ましくは0.7〜2質量%、さらに好ましくは、0.9〜1.5質量%の割合で含有する。 The catalyst support obtained after the reduction is preferably 0.5 to 2.5% by mass of palladium, more preferably 0.7 to 2% by mass, and still more preferably 0.9% with respect to the total mass of the catalyst support. It is contained at a ratio of ˜1.5% by mass.
還元後に得られる触媒担体は、該触媒担体のトータル質量に対し、好ましくは、金を0.1〜1.0質量%、より好ましくは0.2〜0.8質量%、さらに好ましくは、0.3〜0.6質量%の割合で含有する。 The catalyst support obtained after the reduction is preferably 0.1 to 1.0% by mass of gold, more preferably 0.2 to 0.8% by mass, and still more preferably 0 to the total mass of the catalyst support. .3 to 0.6% by mass.
本発明の方法によれば、担体をコーティング装置から取り出す工程(e)の前に、事前・事後ギルディングと乾燥といった全てのオプション工程をコーティング装置内で実施する事が特に好ましい。 According to the method of the present invention, it is particularly preferable that all optional steps such as pre- and post-guilding and drying are performed in the coating apparatus before the step (e) of removing the carrier from the coating apparatus.
本発明の方法における工程(a)から(e)の間、担体は、コーティング装置内に残っていることが好ましく、どのような中間処理のためにも装置から取り出され、再導入されないことが好ましい。
全ての工程が一つの装置で実施されることにより、従来の製造方法に比較して、VAM触媒の製造において、時間(即ち、コスト)の節約が実在化される。さらには、金属の摩耗も許容範囲内に保たれる。最大94%の金属収率である従来の製造方法に比べ、本発明の製造方法によれば、金属の収率を97%まで増大させることができる。
これは、流動床における移動において生じる担体の機械的な負荷からして特に予測する事が困難なものである。
During steps (a) to (e) in the method of the present invention, the support preferably remains in the coating apparatus, and is preferably removed from the apparatus and not reintroduced for any intermediate processing. .
By performing all the steps in one apparatus, time (ie, cost) savings are realized in the production of VAM catalysts compared to conventional production methods. Furthermore, metal wear is also kept within an acceptable range. Compared to the conventional manufacturing method with a metal yield of 94% at maximum, according to the manufacturing method of the present invention, the metal yield can be increased to 97%.
This is particularly difficult to predict from the mechanical loading of the carrier that occurs during movement in the fluidized bed.
本発明の方法によって触媒を製造するために、アルカリ酢酸塩(alkali acetate)も担体に塗付することが好ましい。
アルカリ酢酸塩の塗付は、原則的には、工程(a)の前に実施されるが、工程(e)の後でも、工程(a)から工程(e)の間であってもよい。
本発明は特に好ましくは、金属プレカーサ化合物の塗布後の担体への機械的負荷による貴金属のロスを可能な限り低くするためにアルカリ酢酸塩の塗付は、金属プレカーサ化合物の塗布前に実施される。
アルカリ酢酸塩の塗付工程は本発明の工程(a)の前に好ましくは実施される。
In order to produce a catalyst by the method of the present invention, it is preferable to apply an alkali acetate to the support.
The application of the alkali acetate is performed in principle before the step (a), but may be performed after the step (e) or between the steps (a) to (e).
In the present invention, it is particularly preferable that the application of the alkali acetate is performed before the application of the metal precursor compound in order to minimize the loss of the noble metal due to the mechanical load on the support after the application of the metal precursor compound. .
The step of applying the alkali acetate is preferably carried out before the step (a) of the present invention.
アルカリ酢酸塩の塗付後、担体をプロセスガスによる循環をさせずに装置内で静置して乾燥工程を行うことが好ましい。
この乾燥条件は以下に示す。
After applying the alkali acetate, it is preferable to perform the drying step by allowing the carrier to stand in the apparatus without being circulated by the process gas.
The drying conditions are shown below.
VAM触媒の製造に関して今まで保たれてきた観点に反し、本出願の出願人は、金属プレカーサ化合物の塗布前、且つ、プレカーサ化合物の金属成分の還元前にアルカリ酢酸塩を担体に塗付することが、VAM触媒の活性及び選択性を、金属プレカーサ化合物の塗付後、及び/又は、プレカーサ化合物の金属成分の還元後にアルカリ酢酸塩が塗布されたシェル触媒よりも向上させることにつながるという驚くべき発見をした。 Contrary to the view that has been kept so far regarding the production of VAM catalysts, the applicant of the present application applies alkaline acetate to the support before application of the metal precursor compound and before reduction of the metal component of the precursor compound. Surprisingly leads to an improvement in the activity and selectivity of the VAM catalyst over the shell catalyst coated with alkali acetate after application of the metal precursor compound and / or after reduction of the metal component of the precursor compound. I made a discovery.
このアルカリ酢酸塩には、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム、酢酸ルビジウムを使用でき、酢酸カリウムが好ましい。 As the alkali acetate, lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate, cesium acetate, and rubidium acetate can be used, and potassium acetate is preferable.
本発明においてアルカリ酢酸塩を塗付するためには、好ましくは、アルカリ酢酸塩を含む溶液が作製される。
水が好ましく用いられ、より好ましくは純水(deionized water)が前記溶液のための溶媒として用いられる。アルカリ酢酸塩の溶液における濃度は、好ましくは、0.5〜5mol/Lで、より好ましくは1〜3mol/Lで、さらに好ましくは1.5〜2.5mol/Lで、最も好ましくは2mol/Lである。
In order to apply alkali acetate in the present invention, a solution containing alkali acetate is preferably prepared.
Water is preferably used, more preferably deionized water as the solvent for the solution. The concentration of the alkali acetate in the solution is preferably 0.5 to 5 mol / L, more preferably 1 to 3 mol / L, still more preferably 1.5 to 2.5 mol / L, and most preferably 2 mol / L. L.
アルカリ酢酸塩を含む溶液の塗付は、どのような方法でも実施されうる。この塗付は、この技術分野において知られている細孔充填法(incipient wetness法)、または、その他の方法により実施でき、本発明においては、工程(a)の前に細孔充填法での塗布とされることが好ましい。 The application of the solution containing the alkali acetate can be carried out by any method. This application can be carried out by a pore filling method known in this technical field (incipient wetness method) or other methods, and in the present invention, before the step (a), Preferably, it is applied.
代わりに、担体は、スプレーコーティングによりアルカリ酢酸塩で被覆され得る。
担体は、静置されていても良いが、好ましくは運動される。
担体の運動のために、考えられる全てのやり方、例えば、コーティングドラム、ミキシングドラム、或いは、サポートガスの助けによる方法、を行う事ができる。スプレーコーティングの間、担体を動かすのには、サポートガス(又はプロセスガス)の助けにより、例えば、流動床、流動化床、又は、Innojet AirCoater内で実施する事が好ましく、このとき加熱空気を吹き入れることが好ましく、その結果として溶媒の蒸発が素早くなる。
この温度は、ここでは15〜80℃が好ましく、20〜40℃がより好ましく、30〜40℃が最も好ましい。
Alternatively, the carrier can be coated with alkali acetate by spray coating.
The carrier may be stationary but is preferably moved.
For the movement of the carrier, all possible ways can be taken, for example a coating drum, a mixing drum or a method with the aid of a support gas. The movement of the support during spray coating is preferably carried out with the aid of a support gas (or process gas), for example in a fluidized bed, fluidized bed or Innojet AirCoater, with heated air being blown. It is preferable to add, and as a result, evaporation of the solvent is quick.
Here, the temperature is preferably 15 to 80 ° C, more preferably 20 to 40 ° C, and most preferably 30 to 40 ° C.
金属プレカーサ化合物を用いたコーティング前にアルカリ酢酸塩のスプレーコーティングが実施される場合、その利点は、トーラス形状のアルカリ含有構造が担体の体積中に形成される点にあり、ここでは貴金属を後ほど保持する担体の表面には殆どアルカリが存在せず、そのことで第二の塗工において貴金属が吸収される。 If alkali acetate spray coating is performed prior to coating with a metal precursor compound, the advantage is that a torus-shaped alkali-containing structure is formed in the volume of the support, where the precious metal is retained later. Almost no alkali is present on the surface of the carrier, so that the precious metal is absorbed in the second coating.
アルカリ酢酸塩をスプレーコーティングにより塗付する場合、スプレーのレートは、担体へのプレカーサ化合物の供給レートと溶媒の蒸発レートとのバランスがスプレーする間、保たれるレートとされることが好ましい。
アルカリ酢酸塩を含む溶液のスプレーの間、スプレーレートは一定であることが好ましく、コーティングされる担体100g当たりに流量が5g/min〜25g(溶液)/minとなることが好ましく、より好ましくはこの割合が10g/min〜20g/minとされ、特に好ましくはこの割合が13g/min〜17g/minとされる。
When the alkali acetate is applied by spray coating, the spray rate is preferably a rate that is maintained while the balance between the supply rate of the precursor compound to the carrier and the evaporation rate of the solvent is sprayed.
During spraying of the solution containing alkali acetate, the spray rate is preferably constant, and the flow rate is preferably 5 g / min to 25 g (solution) / min per 100 g of the carrier to be coated, more preferably The ratio is 10 g / min to 20 g / min, and particularly preferably this ratio is 13 g / min to 17 g / min.
アルカリ酢酸塩を含んだ溶液は装置内にスプレーノズルを通じてスプレーされることが好ましく、そこではスプレーガスが供給され、該ガスは、空気である事が好ましく、1〜1.8バールの範囲の圧力で供給される事が好ましく、1.0〜1.6バールであることがより好ましく、1.1〜1.3バールであることが最も好ましい。プロセスエアは、担体を循環させるためのプロセスガスとして好適である。 The solution containing the alkali acetate is preferably sprayed into the apparatus through a spray nozzle, where a spray gas is supplied, which is preferably air, and has a pressure in the range of 1 to 1.8 bar. Preferably from 1.0 to 1.6 bar, and most preferably from 1.1 to 1.3 bar. Process air is suitable as a process gas for circulating the carrier.
スプレーレートとスプレーガスの圧力は、循環する担体に対するエアゾールの最終的な液滴が1〜100μm、好ましくは10〜40μmになるように前記ノズルに対して選択される。例えば、Innojetの「IRN10 PEEK−type Rotojet spray nozzle」をここでは用いる事ができる。 The spray rate and the pressure of the spray gas are selected for the nozzle so that the final droplet of aerosol on the circulating carrier is 1-100 μm, preferably 10-40 μm. For example, Innojet's “IRN10 PEEK-type Rotojet spray nozzle” can be used here.
アルカリ金属の付加は、塗布後乾燥された担体のトータル質量に対し、2〜3.5質量%であることが好ましく、2.2〜3.0質量%であることがより好ましく、2.5〜2.7質量%であることが最も好ましい。 The addition of alkali metal is preferably 2 to 3.5% by mass, more preferably 2.2 to 3.0% by mass, based on the total mass of the carrier dried after coating, Most preferably, it is -2.7 mass%.
アルカリ酢酸塩を含む溶液の塗布後は、好ましくは70〜120℃の温度範囲内で、より好ましくは80〜110℃の範囲内で、最も好ましくは90〜100℃の範囲内で、空気、希薄空気(lean air)又は不活性ガス中での乾燥が実施されることが好ましい。
アルカリ金属が付加された担体の乾燥期間は、好ましくは10〜100min、より好ましくは30〜60minとされる。アルカリ金属が付加された担体の乾燥は、同様にコーティング装置内でも実施可能である。乾燥は、担体を静置して実施し、運動させずに実施することが好ましい。
例えば、流動床、流動化床装置を用いるのであれば流動床、流動化床装置内で、乾燥の間、担体は運動させない事が好ましい。
After application of the solution containing alkali acetate, preferably in the temperature range of 70-120 ° C, more preferably in the range of 80-110 ° C, most preferably in the range of 90-100 ° C, air, dilute Drying in air or inert gas is preferably carried out.
The drying period of the carrier to which the alkali metal has been added is preferably 10 to 100 min, more preferably 30 to 60 min. Drying of the support to which the alkali metal has been added can also be carried out in the coating apparatus. Drying is preferably carried out with the carrier standing, and without movement.
For example, if a fluidized bed or fluidized bed apparatus is used, it is preferable not to move the carrier during drying in the fluidized bed or fluidized bed apparatus.
本発明の一形態では、工程(a)の前に、細孔充填法により担体がアルカリ酢酸塩により被覆されることが好ましい。そして、担体は、コーティング装置に導入される。
担体は、好ましくは、流動床、又は、流動化床においてサポートガスとしてのプロセスエアの助けによりそれらから塵埃を除去するために旋回され続ける。
この流動化された担体への金プレカーサ化合物含有溶液のスプレーによる事前ギルディングは、好ましくは約70℃で開始される。
In one embodiment of the present invention, it is preferable that the carrier is coated with an alkali acetate by a pore filling method before the step (a). The carrier is then introduced into the coating apparatus.
The carriers are preferably kept swirled to remove dust from them with the aid of process air as support gas in the fluidized bed or fluidized bed.
Pre-gilding by spraying the solution containing the gold precursor compound onto the fluidized carrier is preferably initiated at about 70 ° C.
温度が約80℃に達したとき、混合溶液のスプレーか、又は、パラジウムプレカーサ化合物と、金プレカーサ化合物とを含む2つの溶液のスプレーかのいずれかに切り替える。
その後、直ちに、事後ギルディングを同じ温度で金プレカーサ化合物を含有する溶液のスプレーにより実施する。
コーティング装置で、温度が85〜100℃に温度が上げられ、担体は、好ましくは静的に乾燥される。
上記に定めた工程の一つに続き、好ましくは、フォーミングガスにより担体が静置されている間に、還元が実施される。
When the temperature reaches about 80 ° C., switch to either a spray of the mixed solution or a spray of two solutions containing the palladium precursor compound and the gold precursor compound.
Immediately thereafter, post-guilding is carried out by spraying a solution containing the gold precursor compound at the same temperature.
In the coating apparatus, the temperature is raised to 85-100 ° C. and the support is preferably dried statically.
Following one of the steps defined above, the reduction is preferably carried out while the carrier is left stationary with the forming gas.
本発明がさらに目的とするのは、発明により得られうるシェル触媒である。本発明によるシェル触媒は、VAMの合成のための従来の触媒とは異なり、VAMの合成において非常に高い選択性と活性とを有する。 A further object of the present invention is a shell catalyst obtainable by the invention. The shell catalyst according to the present invention has very high selectivity and activity in the synthesis of VAM, unlike conventional catalysts for the synthesis of VAM.
これは、本発明による製造の間、金属の摩耗が低減されるという特性が発揮され、その事により、高い金属付加のみならず、摩耗により発生する塵埃による細孔の閉塞低減がもたらされる。
本願発明のシェル触媒の優れた選択性と活性とにおいて、従来の触媒との間に明確に存在する相違は、当出願時において物理的な値では表現できない。本発明によるシェル触媒は、その製法と選択性・活性向上の達成とにおいて従来の触媒とは区別される。
This exhibits the property that metal wear is reduced during manufacture according to the present invention, which results in not only high metal addition, but also reduced pore blockage due to dust generated by wear.
In the excellent selectivity and activity of the shell catalyst of the present invention, the difference that clearly exists between the conventional catalyst and the conventional catalyst cannot be expressed by physical values at the time of this application. The shell catalyst according to the present invention is distinguished from the conventional catalyst in its production method and achievement of selectivity and activity.
他の具体例は、本発明の方法を利用して製造されるシェル触媒のカルボン酸アルケニルエステル、特にVAM及び酢酸アリルモノマー、の製造のための利用に関する。
言い換えると、本発明は、酢酸、エチレン又はプロピレン、及び、酸素又は酸素含有ガスが本発明の触媒を通過させるVAM又は酢酸アリルの製造方法に関する。
Other embodiments relate to the use of shell catalysts prepared using the process of the present invention for the preparation of carboxylic acid alkenyl esters, particularly VAM and allyl acetate monomers.
In other words, the present invention relates to a process for producing VAM or allyl acetate in which acetic acid, ethylene or propylene and oxygen or an oxygen-containing gas are passed through the catalyst of the present invention.
一般にこれは、100〜200℃ 、好ましくは120〜200℃の温度、及び、1〜25bar、好ましくは1〜20barで、本発明の触媒の上を、酢酸、エチレン、及び、酸素又は酸素含有ガスが通過することによって、行われ、ここにおいては、非反応抽出物が、リサイクルされ得る。
便宜上、酸素濃度は、10質量%未満に保たれる。
しかし、ある状況下では、窒素または二酸化炭素といった不活性ガスを用いた希薄化も、有用である。
In general, this is acetic acid, ethylene and oxygen or an oxygen-containing gas over the catalyst of the invention at a temperature of 100 to 200 ° C., preferably 120 to 200 ° C. and 1 to 25 bar, preferably 1 to 20 bar. Is carried out by passing through, where the non-reacted extract can be recycled.
For convenience, the oxygen concentration is kept below 10% by weight.
However, under certain circumstances, diluting with an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide is also useful.
二酸化炭素は、VAMの合成過程において少量形成され希薄化に特に適しており、リサイクルガス内に集められる。
形成された酢酸ビニルは、適切な、例えばUS5,066,365A記載の、方法の助けを借りて単離される。同様の方法は、酢酸アリルについても刊行されている。
Carbon dioxide is formed in small amounts in the VAM synthesis process and is particularly suitable for dilution and is collected in the recycle gas.
The formed vinyl acetate is isolated with the aid of a suitable method, for example as described in US 5,066,365A. A similar method has been published for allyl acetate.
本発明は、図面及び実施形態を用いて以下にさらに詳述されるが、これらに限定されると理解されるものではない。 The present invention is further described in detail below with reference to the drawings and embodiments, but is not to be construed as being limited thereto.
実施例1:触媒Aの製造
まず、100gの担体“KA−Zr−14”(14%ZrO2ドープKA−l60担体を含む、ズードケミー製)が、750℃で4時間焼成された。その後、担体は、Innojet製のAir−Coater 025−typeの流動床に送られ、プロセスガスとして空気を用いて、10分間、塵埃が除去された。
その後、2モル濃度のKOAc溶液20.32gが、旋回している担体上に、33℃で、スプレーレート15g/min/100g担体、でスプレーされた。
その後、担体は、静置されて88℃で35分間、乾燥された。乾燥後、担体の新たな流動が、プロセスガスとしての空気の助けにより、再び行われた。
最初に、KAuO2を含有する水溶液(3.6%Au溶液4.05g+50mLの水 の混合により製造されたもの)が、旋回している担体上に、70℃、スプレーレート15g(溶液)/min/100g担体で、スプレーされた。
その後、直接的に、2つの溶液が平行にスプレーされ、ここにおいて、一方の溶液は、KAuO2を含有する水溶液(3.6%Au溶液4.05g+50mLの水 の混合により製造されたもの)を含有し、他方の溶液は、Pd(NH3)4(OH)2 (4.7%Pd溶液32.58g+50mLの水 の混合により製造されたもの)を含有する。
両溶液は、スプレーレート 約15g(溶液)/min/100g担体、で、70℃の温度で、スプレーされた。
その後、直接的に、KAuO2を含有する水溶液(3.6%Au溶液4.05g+50mLの水 の混合により製造されたもの)がスプレーレート 15g(溶液)/min/100g担体、で、70℃の温度で、スプレーされた。
その後、担体は、再びコーター(coater)内に静置され、この状態で、90℃で35分間、乾燥された。
その後、担体は、フォーミングガス(98%のN2及び2%のH2) を用いて、700℃で25分間、還元された。
Example 1: Production of catalyst A
First, 100 g of the carrier “KA-Zr-14” (including 14% ZrO 2 -doped KA-160 carrier, manufactured by Zude Chemie) was baked at 750 ° C. for 4 hours. The carrier was then sent to an Innojet Air-Coater 025-type fluidized bed where dust was removed for 10 minutes using air as the process gas.
Thereafter, 20.32 g of a 2 molar KOAc solution was sprayed onto a rotating carrier at 33 ° C. with a spray rate of 15 g / min / 100 g carrier.
The carrier was then allowed to stand and dried at 88 ° C. for 35 minutes. After drying, a new flow of the support was performed again with the aid of air as process gas.
First, an aqueous solution containing KAuO 2 (prepared by mixing 3.6% Au solution 4.05 g + 50 mL water) is placed on a rotating carrier at 70 ° C., spray rate 15 g (solution) / min. Sprayed with / 100 g carrier.
Then, directly, two solutions are sprayed in parallel, where one solution is an aqueous solution containing KAuO 2 (prepared by mixing 3.6% Au solution 4.05 g + 50 mL water). The other solution contains Pd (NH 3 ) 4 (OH) 2 (prepared by mixing 32.58 g of 4.7% Pd solution + 50 mL of water).
Both solutions were sprayed at a temperature of 70 ° C. with a spray rate of about 15 g (solution) / min / 100 g carrier.
Then, an aqueous solution containing KAuO 2 (produced by mixing 3.6% Au solution 4.05 g + 50 mL water) was sprayed at 15 g (solution) / min / 100 g carrier at 70 ° C. Sprayed at temperature.
Thereafter, the carrier was left in the coater again, and dried in this state at 90 ° C. for 35 minutes.
The support was then reduced with forming gas (98% N 2 and 2% H 2 ) at 700 ° C. for 25 minutes.
ICP−AES分析によって、担体の総質量に対するそれぞれの場合において、パラジウムの比率は1.4質量%であり、金の比率は、0.4質量%であった。
パラジウムと金との貴金属収率は、使用量に対しそれぞれ97%であった。
According to ICP-AES analysis, in each case relative to the total mass of the support, the palladium ratio was 1.4% by mass and the gold ratio was 0.4% by mass.
The yield of precious metals of palladium and gold was 97% with respect to the amount used.
比較例1 触媒Bの製造
まず、100gの担体“KA−Zr−14”(14%ZrO2ドープKA−l60担体を含む、ズードケミー製)が、750℃で4時間焼成された。その後、担体は、Innojet製のAir−Coater 025−typeの流動床に送られ、プロセスガスとして空気を用いて、10分間、塵埃が除去された。
最初に、KAuO2を含有する水溶液(3.6%Au溶液4.05g+50mLの水 の混合により製造されたもの)が、旋回している担体上に、70℃、スプレーレート15g(溶液)/min/100g担体で、スプレーされた。
その後、直接的に、2つの溶液が平行にスプレーされ、ここにおいて、一方の溶液は、KAuO2を含有する水溶液(3.6%Au溶液4.05g+50mLの水 の混合により製造されたもの)を含有し、他方の溶液は、Pd(NH3)4(OH)2 (4.7%Pd溶液32.58g+50mLの水 の混合により製造されたもの)を含有する。両溶液は、スプレーレート 約15g(溶液)/min/100g担体、で、70℃の温度で、スプレーされた。
その後、直接的に、KAuO2を含有する水溶液(3.6%Au溶液4.05g+50mLの水 の混合により製造されたもの)がスプレーレート 15g(溶液)/min/100g担体、で、70℃の温度で、スプレーされた。
その後、担体は、再びコーター(coater)内に静置され、この状態で、90℃で35分間、乾燥された。
その後、担体は、コーターから取り出され、還元炉に移し変えられ、そこで、H2 用いて150℃4時間還元された。
その後、担体は、incipient wetness法によって、2モル濃度のKOAc溶液をそれに作用させることによって、KOAcが含浸された。
Comparative Example 1 Production of catalyst B
First, 100 g of the carrier “KA-Zr-14” (including 14% ZrO 2 -doped KA-160 carrier, manufactured by Zude Chemie) was baked at 750 ° C. for 4 hours. The carrier was then sent to an Innojet Air-Coater 025-type fluidized bed where dust was removed for 10 minutes using air as the process gas.
First, an aqueous solution containing KAuO 2 (prepared by mixing 3.6% Au solution 4.05 g + 50 mL water) is placed on a rotating carrier at 70 ° C., spray rate 15 g (solution) / min. Sprayed with / 100 g carrier.
Directly, two solutions are then sprayed in parallel, where one solution is an aqueous solution containing KAuO 2 (prepared by mixing 3.6% Au solution 4.05 g + 50 mL water). The other solution contains Pd (NH 3 ) 4 (OH) 2 (prepared by mixing 32.58 g of 4.7% Pd solution + 50 mL of water). Both solutions were sprayed at a temperature of 70 ° C. with a spray rate of about 15 g (solution) / min / 100 g carrier.
Then, an aqueous solution containing KAuO 2 (produced by mixing 3.6% Au solution 4.05 g + 50 mL water) was sprayed at 15 g (solution) / min / 100 g carrier at 70 ° C. Sprayed at temperature.
Thereafter, the carrier was left in the coater again, and dried in this state at 90 ° C. for 35 minutes.
The carrier was then removed from the coater and transferred to a reduction furnace where it was reduced with H 2 at 150 ° C. for 4 hours.
The support was then impregnated with KOAc by applying a 2 molar KOAc solution to it by the incipient wetness method.
ICP−AES分析によって、担体の総質量に対するそれぞれの場合において、パラジウムの比率は1.4質量%であり、金の比率は、0.4質量%であった。
パラジウムと金との貴金属収率は、使用量に対しそれぞれ94%であった。
According to ICP-AES analysis, in each case relative to the total mass of the support, the palladium ratio was 1.4% by mass and the gold ratio was 0.4% by mass.
The yield of precious metals of palladium and gold was 94% with respect to the amount used.
比較例2:触媒Cの製造
31.38gのPd(NH3)4(OH)2溶液(4.7 %)、及び、10.89 gのKAuO2溶液(3.6 %)が、50mLの蒸留水で希釈され、混合溶液として、スプレーレート15g/min/100g担体、70℃の温度で、KA−16担体に塗布された(ズードケミーAGから入手可能)。
担体が、Innojet製のAir−Coater 025−type内で、プロセスガスとして空気によって、旋回された。
得られた担体は、コーター(coater)内で静置状態で、90℃45分間、乾燥された。
その後、サンプルは、フォーミングガス(N2中に3体積%のH2)を用いた別の還元反応器内で、150℃で4時間、還元された。還元後、その触媒は、incipient wetness法によって、KOAc溶液(2モル濃度のKOAc溶液1.95g及び3.99gの蒸留水)で含浸された。
その後、サンプルは、流動層乾燥装置内で静置状態で90℃で45分間、乾燥された。
Comparative Example 2: Production of catalyst C
31.38 g of Pd (NH 3 ) 4 (OH) 2 solution (4.7%) and 10.89 g of KAuO 2 solution (3.6%) were diluted with 50 mL of distilled water and mixed solution As a spray rate 15 g / min / 100 g carrier, applied to KA-16 carrier at a temperature of 70 ° C. (available from Sud Chemie AG).
The support was swirled by air as process gas in an Air-Coater 025-type from Innojet.
The obtained carrier was dried at 90 ° C. for 45 minutes in a stationary state in a coater.
The sample was then reduced at 150 ° C. for 4 hours in another reduction reactor using forming gas (3% by volume H 2 in N 2 ). After reduction, the catalyst was impregnated with a KOAc solution (1.95 g of 2 molar KOAc solution and 3.99 g of distilled water) by the incipient wetness method.
Thereafter, the sample was dried at 90 ° C. for 45 minutes in a stationary state in a fluidized bed drying apparatus.
ICP−AES分析によって、担体の総質量に対するそれぞれの場合において、パラジウムの比率は1.4質量%であり、金の比率は、0.4質量%であった。
パラジウムと金との貴金属収率は、使用量に対しそれぞれ92%であった。
According to ICP-AES analysis, in each case relative to the total mass of the support, the palladium ratio was 1.4% by mass and the gold ratio was 0.4% by mass.
The precious metal yield of palladium and gold was 92% with respect to the amount used.
比較例3:WO2008/145393に従った触媒の製造
触媒は、WO2008/145393の実施例に従って製造した。貴金属の収率は、平均において、パラジウムで88%、金で85%であった。
Comparative Example 3: Production of a catalyst according to WO2008 / 145393
The catalyst was prepared according to the examples of WO2008 / 145393. The average yield of noble metal was 88% for palladium and 85% for gold.
実施例2:VAMの合成における触媒A〜Cのそれぞれの活性及び選択性に関する試験結果
このために、酢酸、エチレン及び酸素が、それぞれ触媒A及びBを、6barの圧力で、温度140℃/12時間→142℃/12時間→144℃/12時間→146℃/12時間通過させ(各反応温度は、スクリーニング方法の自動的な実行中におけるシーケンスに基づいて適用した。
すなわち、測定は、反応温度が140℃で12時間、その後144℃で12時間、その後144℃で12時間、その後146℃で12時間実行される)。成分の濃度は、エチレンが38%、O2が5%、CO2が0.9%、メタンが9%、酢酸が12%、残りがN2であった。
Example 2: Test results on the activity and selectivity of each of catalysts A to C in the synthesis of VAM
For this purpose, acetic acid, ethylene and oxygen pass the catalysts A and B, respectively, at a pressure of 6 bar, temperature 140 ° C./12 hours → 142 ° C./12 hours → 144 ° C./12 hours → 146 ° C./12 hours ( Each reaction temperature was applied based on a sequence during the automatic execution of the screening method.
That is, the measurement is performed at a reaction temperature of 140 ° C. for 12 hours, then 144 ° C. for 12 hours, then 144 ° C. for 12 hours, and then 146 ° C. for 12 hours). Concentrations of components were 38% for ethylene, 5% for O 2 , 0.9% for CO 2 , 9% for methane, 12% for acetic acid, and N 2 for the rest.
図1及び2は、O2変換関数としての触媒A、B及びCの選択性又は活性を示す。その値は、以下の表1、2及び3にも示す。 1 and 2 show the selectivity or activity of catalysts A, B and C as an O 2 conversion function. The values are also shown in Tables 1, 2 and 3 below.
表1〜3及び図1、2の比較からわかるように、本発明によって製造される触媒Aは極めて高い選択性と活性(酸素変換レート)を触媒B、Cに比べて有している。 As can be seen from the comparison of Tables 1 to 3 and FIGS. 1 and 2, the catalyst A produced by the present invention has extremely high selectivity and activity (oxygen conversion rate) compared to the catalysts B and C.
Claims (16)
(a)コーティング装置へ担体を導入し、
(b)前記コーティング装置内で、パラジウムプレカーサ化合物と金プレカーサ化合物とをそれぞれ溶液の状態でスプレーコーティングにより前記担体に塗付し、
(c)前記コーティング装置内で、前記プレカーサ化合物でコーティングされた前記担体を乾燥し、ここにおいて、当該乾燥の間、前記コーティング装置内で前記担体を静置し
(d)前記コーティング装置内で、プレカーサ化合物の金属成分を金属に還元し、そして、
(e)前記担体を前記コーティング装置から取り出す。 The method for manufacturing a shell catalyst which has the following process.
(A) introducing a carrier into the coating apparatus;
(B) In the coating apparatus, a palladium precursor compound and a gold precursor compound are applied to the carrier by spray coating in a solution state, respectively.
(C) drying the carrier coated with the precursor compound in the coating device, wherein the carrier is allowed to stand in the coating device during the drying; (d) in the coating device; Reducing the metal component of the precursor compound to metal, and
(E) Remove the carrier from the coating apparatus.
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